Максимальное значение на.пряжеиности электрического поля в плоскости прямоугольного отверстия можно также вычислить приближенно по другой формуле, более удобной для расчета электрических полей во внутренних отверстиях. В единицах MKS эта формула имеет вид

£, = - в/м.

(15.04.21)

где Мо-круговая частота; ро= 1,257х 10* ан/ж; М\ - коэффициент магнитной поляризуемости отверстия и S.H - разность между иапряжеииосгями магнитных полей по обе стороны отверстия.

.Напряженность магнитного поля Яо во внешнем отверстии со стороны резонатора значительно больше иапряженности магнитного поля виешиего волиовода. Поэтому для внешних отверстий

Максимальное значение напряженности электрического поля I Eh,k+i в плоскости внутреннего отверстия, связываюшего k-н и (ft-И)-й .резонаторы, равно

к. к+1

#.t. k+ifk. k+i

r-Ц k+l

(15.04.22)

Где lh,h+i и Aft.M-i - соответственно длина и высота прямоугольного отверстия овяэн между ft-м и .(fe-H)-M резонаторами, а М'ь. ft-n - коэффициент магнитной поляризуемости этого отверстия. Точный расчет величины &Hk.k+i трудоемок и утомителен, так как ее значение зависит и от амплитуды, и от фазы магнитного поля !П0 обе стороны отверстия. Для грубой оценки можно предположить, что .величина &Hii,k+i равна разности напряжен-ностей .магнитных полей в двух резонаторах, находящихся н противофазе.

Для того чтобы краевые поля, перпендикулярные к плоскости отверстия, а также и на его .кро.мках не были слишком большими, необходимо делать диафрагмы связн толстыми и края отверстий скруглять. Как было показано на рис. 15.04.2, скругляются края отверстия, параллельные оси и (см. рис. 15.04.8). а для краев отверстий, параллельных оси и. в этом нет необходимости. Скруг-ление краев почти не влияет иа коэффициенты .магнитной поляризуемости отверстий.

Для бесконечно тонкой диафрагмы с отверстием, имеющим размеры /=6,985 см, Л=8,255 см и возбуждающим прямоугольный волновод с размерами а= 16.51 см. 6 =8,255 см, .выражение (15.04.20) дает максимальное значение напряженности электрического поля £ в плоскостн отверстия, равное 1,94£.

Реальная диафрагма .конечной толщины в экспериментальном фильтре имела такие же размеры отверстия / и Л и, кроме того, внутренний край каждого отверстия был скруглен с радиусом - 366 -

8,26 лл) вдоль стороны /. Из рис. 15.02.5 видио, что максимальное значение напряженности электрического поля Е\ вблизи скругленных углов составляет 15Z:i. Следует заметить, что Е, - максимальное значение напряженности электрического поля в плоскости отверстия, тогда как величина представляет собой максимальное значение иапряжеиности электрического поля независимо от направления. Поэтому вблизи внешних отверстий свяэи (когда во внешнем волноводе возбуждается волиа с амплитудой Е) £,=3,59£. Допустимая импульсная мощность для внешнего отверстия связи составляет, таким образом, только 0,0776 от допустимой импульсной мощности внешнего (подводящего) волновода.

Используя соответствующее соотношение из табл. 15.03.1 (что допустимая .импульсная мощность внешнего волновода равна 76.4?iAe, Мгвт для .воздуха при стандартных давлении и температуре), находим, что максимально допустимая импульсная мощность внешних отверстий связи в середине полосы пропускания, где фильтр согласован, равна 4,06, 4,24 и 4,37 Мгвт соответственно на частотах 1250, 1300 и 1Э50 Мгц. Это превышает допустимую импульсную мощность резонаторов.

.Отношение максимального значения напряженности электрического поля в бесконечно тонких внутренних отверстиях связи (.между резонаторами) к максимальному значению напряженности электрического поля в бесконечно тонких внешних отверстиях связи (между оконечными резонаторами и подводящими волноводами) можно вычислить с помощью ф-лы (15.04.22). Величину этого отношения можно считать правильной и для реальных отверстий в фильтре, поскольку все края их округлялись .в одинаковой степени. Используя окончательные значения размеров / = 6,985 см, /1=8,255 см - для внешних отверстий и /=5,08 см, /г=8,255 см - для внутренних, по.тучим

внууу Мвнутр (А )внутр . I

Здесь Явоугр .и Евяешн-максимальные значения напряжениостей электрического поля соответственно во внутренних и внешних отверстиях; (.АЯ)воугр и (ДЯ)внепш - разности между напряжен-ностями магнитных полей соответственно на противоположных сторонах внутренних и внешних отверстий. С хорошей степенью

приближения можно записать, что (ДЯ)внешн=Яввеш11. где Явнешн -

максимальное значение иапряженности магнитного поля в центре внешних отверстий; Мвнешн и Мввггр - коэффициенты .магнитной

(15.04.23)

1) Эта величина радиуса скругления отличается от приведенной на рис 15.04.2. Авторы указывают ее значение в дюймах, причем на рисунке - 3/8 (что равно 0,375 дюйма), а в тексте - 0.325 дюйма. Очевидно, в тексте допущена сшибка, и правильная величина равна 0,375 дюймов, т. е. 9,53 мм (прим. ред.).

поляризуемости внешних и внутренних отверстий. Их Значения, вычисленные на частотах 1250, 1300 и 1360 Мгц, оказались соответственно равными: М„а!ш=4,60, 4,67, 5,17 и Мввугр 1,275, 1,288, 1,347. Еслн допустить, что (ДЯ)ввутр=2Явее11ш, то на указанных частотах допустимая импульсная мощность внутренних отверстий будет равна 7,00, 7,35 и в,53 Мгвт соответственно. Из графиков на рис. 15.03.3 находим, что при м'=1,4 наприженность поля во втором и третьем резонаторах возрастает приблизительно в 1,4 раза ло сравнению с ее значением в середине полосы пропускания. Поэтому на данной частоте разность напряженности (ДЯ)вв1тр увеличивается приблизительно в 1,4 раза по сравнению с ее величиной в середине полосы. Следовательно, и допустимые н,\шульсные мощности внутренних отверстий снизятся приблизительно в два раза по сравнению с их значением в середине полосы пропускания, но все еще останутся выше допустимой импульсной мощности самих резонаторов фильтра.

15.05. Вафельные <

>тры на большую мощность

В данном ттараграфе приводятся расчет и результаты эксперимента для двух образцов фильтров вафельного тнпа, рвботающих в L-диапазоне') /(см. § 7.05). iB первом фильтре, разработанном раньше [451 главным требованием было создание очень широкой полосы запирания, а именно, яужио было подавить все гармоники со второй до десятой включительно. [Конструкция состояла из трех каскадно включенных вафельных фильтров с перекрываюиимнся полосами запирания. Во втором образце [43] упор делался на величину допустимой мощности и щирину полосы пропускания. Поставленные требования были удовлетворены путем замены квадратных выступав круглыми, И31менеиия оконечных секций и параллельного включения четырех одинаковых фильтров, что позволило увеличить допустимую мощность более чем в 5 раз. Нет причин, которые препятствовали бы соединению .наилучших свойств обоих образцов для создания фильтра с широкой полосой запирания (от второй до десятой гармоники), с широкой полосой пропускания (ксв менее 1,2 почти во всем /.-диапазоне) и с величиной допустимой мощности, приблизительно равной в Мгвт в воздухе при атмосферном давлении. Однако такай модель пока еще не создана. Рассмотрим каждый из образцов в отдельности.

Фильтр вафельного типа с полосой запирания до десятой гармоники включительно [45, 59]. В этой конструкции три вафельных фильтра с перекрывающимися полосами запирания соединены каскадно, что дает общую полосу запирания от 2,2 до 13,7 Ггц с затуханием 60 и более для всех возможных распространяющихся типов воли. Полоса запнраиия перекрывает гармоники ча-

стот полосы пропуокання l,25-hl Ггц со второй по десятую включительно. В полосе пропускания рассматриваемый фильтр согласован с волноводом типа WR650 с помощью четвертьволвовых ступенчатых трансформаторов (см. гл. 6). Как показали измерения, уровень импульсной мощиостн, передаваемой без пробоя в присутствии радиоактивного источника на обальте-60, составляет 1,4 Мгвт в воздухе лри атмосферном давлении, длительности импульсов 2 мксек и частоте повторения 60 имп/сек.

V4 шашв1ЖвмАяаи11

) .-диапазон оиватывает частоты от 1,12 до 1,70 Ггц (прим. ред.). - 358 -

Рис. 15.05.1, Фильтр вафельного типа (в разобранном виде) и соединительные четвертьволновые трансформаторы

На рис. 15.05,1 показан внешний внд такого фильтра в разобранном виде; видны также четвертьволновые трансформаторы, используемые для соединения различных вафельных секций друг с другом; не показаны лишь трансформаторы, соединяющие вафельный фильтр с .волноводом WR650. Примерный знд кривых характеристического затухания в полосе запирания каждой из секций фильтра представлен на рис. 15.05.2.

Расчет ва.фельной секции А -был описан ранее в качестве первого примера в § 7.05 в подразделе, озаглавленном .Расчет фильтра вафельного типа, использующий данные Кона для обычного фильтра на рифленом волноводе . Для того чтобы получить в полосе запирания теоретическое значение затухания около 80 дб, эта секция составлялась из 10 звеньев (по длине фильтра).

Вафельные сакции В и С были рассчитаны по методике, описанной в § 7,05, в подразделе, озаглавленном Расчет, использию-щии эквивалентную цепь Т-образного сочленения, ппедложеннию Маркувицем . Секция В выполнена из 7 звеньев ,(по длине фильтра) для получения теоретической величины затухания бшее 60 d6

Рис. 15.05.2. Характеристинеские затухания а фильтров вафельного типа В полосе запирания на частотах выше 5,75 Ггц, а секция С - из 9 эвеньев для получения теоретической величины затухания Оолее 60 дб в полосе запирания на частотах выше 9,25 Ггц.

На рис. 15.05.3 показано типичное сечение вафельного фильтра на большую мощность я используемые обозначения его размеров а в табл. 15.05.1 приведены размеры всех трех вафельных секций. ММ.

LRJXn.

Рис. 15.05.3. Попере-гные сечения типичного фильтра вафельного %та i-диапазона. Все размены - в лик - 360 -

ТАБЛИЦА 15.05.1

РАЗМЕРЫ СЕКЦИЯ а, в и с ВАФЕЛЬНОГО ФИЛЬГРД. ПСЗ^АЗАННОГО liHA РИС. 15.05.1 И 15.05.3

Уг,1ы выступов в каждом из них округлены для уменьшения в этих местах напряженности электрического поля. Используемые радиусы скругления также даны в таблице. Для вафельных секций Л и В. у которых Ь <1, целесообразно при опреде- njiy-лении величины напряженности электрического поля на скругленных углах пользоваться графика.ми на рнс. 15.02.5. Обращаясь к этому рисунку, можно видеть, что максимальная величина напряженности электрического поля иа скругленных углах только в 1,4 раза превышает значение напряженности в центре выступа. Для вафельной секции С. у которой l<Zb , правильнее для той же цели пользоваться графиками на рис. 15.02.7. Из этого рисунка видно, что максимальное значение напряженности электрического поля на углах в 1,58 раза превышает значение напряженности поля в центре выступа.

Высота волноводов, необходимая для согласования характеристических сопротивлений каждой из вафельных секций, была - 361 -

Рис. 15.05.4. Экспериментальные кривые высот оконечных (нагружающих) волноводов, неоО-ходнмых для сотасоваиня характеристических сопротивлений