.г, трудности возникли вследствие нес'овершенного контакта иа соединительных фланцах. Поскольку в более высокоча-D~ запирания через вафельный фильтр мТут распространяться катебания типа ТЕ , и другие колебания типа ТЕ нужно быть уверенным, что они ие будут возбуждаться в

Рис. 15.05.13. Характеристики затухаиин фильтров вафельного типа.

/ - [О-секциониый фильтр, имеющий концах полувыступы емкостью характера: 2 - 5-cefaiKoiiHbifi фильтр, иэпинзющиИся с углублений половикнон ширнни индуктивного характера

начале вафельной секции. Обычно эти типы колебаний не возбуждаются благодаря симметрии .констру.кци-и; кроме того, они подавляются в согласующи.х волноводных секциях малой высоты, так

si s; .......................

Рис. 15.05 14. Фильтр вафельното типа с тонкими стержнями, предназначенными для подавления волпы IEoi, возбуждающейся из-за иенлеальцого контакта нли смещения фланцев волноводов

что ни одно из них не может достичь собственно -фильтра. Однако, если фильтр - вафельного типа и волноводные согласующие секции малой высоты изготавливаются отдельно друг от друга, а затем соединяются, то несовершенный контакт на фланцах может вызвать появление указанных или иных нежелательных типов колебаний. В таком случае любое превращение распростраияю-- 368 -

А

щихся во внешней волноводе колебаний типа ТЕто в распространяющиеся в саман* фильтре колебания типа ТЕо„ и последующее обратное превращение на выходе фильтра вызовет появление паразитных полос пропускания. Наблюдалось несколько таких очень острых и узких паразитных полос, причем оказалось, что характеристики улучшаются по мере улучшения пригонки фланцев. Чтобы избежать чрезмерно тщательного соединения фланцев, через фильтр было пропущено шесть стержней диаметром 2,62 мм (рис. 1S.05.14), которые патностью устранили все паразитные провалы в полосе запирания.

15.06. Волноводные фильтры с поглощением

Поглощающие волноводные фильтры нижних частот широко применяются для подавления излучения паразитных гармоник мощных передающих устройств, .поскольку эти фильтры хорошо согласуются и в полосе пропускания и в полосе запирания. Таким образом, они исключают резонаисы между генератором и фильтром, которые могли бы привести к повреждению генераторной лампы [47, 48]. Обычно

фильтры данного типа .--

вносят максима.1ьиое затухание на частотах второй и третьей гармоник и меньшее затухание на более высоких частотах. Большинство их может пропустить, по существу, полную импульсную мощность волновода без увеличения давления. Кроме того, давление в таких фильтрах относительно легко повысить, если это необходимо для их совмеспной работы с другими элементами в системе.

Рис. 15.06.1 схематично изображает часть типичного поглощающего волноводного фильтра. Он состоит из центрального волновода, связанного отверстиями с рядом вторичных волноводов, которые размещены на -всех четырех сторонах центрального волновода и каждый из которых нагружен на согласованную нагрузку. Ширина аг вторичных волноводов достаточно мала, так что на частотах полосы пропускания фильтра колебания в них не распространяются (критическая частота этих волноводов выше частот полосы .пропускания). Следовательно, на указанных частотах энер-

Й

\У

Рис. 15.06.1. Типичная конструкция поглощаю-й;его волноводного фильтра

гия может передаваться по центральному Волно <1ду с затухвиием,. обычно меньшим 0,1 дб. I

Для того чтобы добиться такого низкого затухания в полосе пропускания, заостренные концы нагрузок во вторичных волноводах располагают приблизительно на расстоянии аг (равном половине критической дл-ииы волны для колебания ТЕю во вторичном волноводе) от отверстий, так что краевые поля отверстий не взаимодействуют с нагрузками. В полосе запирания, расположенной на частотах выше полосы.пропускания, в боковых волноводах уже могут распространяться колебания, н энергия распространяющихся по центральному волноводу гармоник проникает в боковые волноводы, где поглощается .в согласованных нагрузках.

Обычно отверстия связи вторичных волноводов представляют собой (см. рис. 15Л6.1) длинные и узкие щели. Максимальное затухание в центральном волноводе наблюдается на частоте, иа которой длина отверстия ( составляет около половины длины волны в свободном .Пространстве. Расстояние между центрами отверстий по длине волновода обычно делают меньшим половины длины волны в свободном пространстве на наивысшей частоте рабочего диапазона фильтра во избежание многократных отражений от отверстий, которые повысили бы ксв а полосе запирания. Отверстия связи не могут одинаково хорошо обеспечить связь по всем типам волн, распространяющимся в центральном волноводе, число которых быстро увеличивается с ростом частоты. При использовании щелей, показанных на рис. 15.06.1, наиболее сильно ослабляются типы воли с токами, текущими поперек щелей (т. е. для конструкции, приведенной на рис. 15.06.1, имеющей поперечные магнитные поля); в этом случае вторичные волноводы соединены последовательно с центральным волноводом. Кроме того, затухание будет наибольши-м, когда центры отверстий связи распаюже-ны в местах .максимального .поперечного магнитного поля (максимального продольного тока в стенке).

Затухание волны (измеренное в децибелах) на некоторой частоте приблизительно обратно пропорционально волновому сопротивлению центрального волновода для той же волны (которое для золн типа ТЕ при заданием соотношеняи раз.черов волновода alb прямо пропорционально отношению длины волны в волноводе к длине волны -в свободном пространстве). (Поэтому волна высшего типа, для которой отверстия связи подобраны таким образом, чтобы она имела максимальное затухание, может затухать слабее, чем волна более низкого типа, для которой волновое сопротивление волновода .меньше. Увеличения затухания, получаемого с помощью вторичных волноводов, расположенных вдоль широкой стенки центрального волновода, можно добиться путем снижения волнового сопротивления центрального волновода за счет уменьшения его высоты Ь [47]. Однако это снижает также и ДОпустимук> импульсную мощность фильтра, поскольку она пропорциональна величине *.

В фильтре типа приведенного на рис. 15.06.1, вторичные волноводы, расположенные вдоль широкой стеики центрального волновода, будут сильно связаны с ним по мощности второй гармоники, распространяющейся на волне ТЕя,. Кроме того, они почти в такой же степени связаны по мощности второй гармоники, распространяющейся на волне ТЕю. Волноводы, расположенные вдоль узкой стеики центрального волновода, сильнее всего связаны по мощности второй гармоники, распространяющейся на волне TEoi.

Если двойной ряд боковых волноводов, расположенных вдоль каждой широкой стенки центрального волновода (см. рис. 15.06.1), заменить тройным рядом, то фильтр наиболее эффективно будет подавлять энергию на частоте третьей гармоники. По этой причине некоторые фильтры с поглощением имеют двойной ряд волноводов вдоль одной части широкой стенки и тройной ряд вдоль остальной ее части.

Обычно для хорошего согласования поглощающего фильтра с нагружающими волноводами постепенно уменьшают длины отверстий связи от середины фильтра к его концам по линейному закону. Если таким образом уменьшить длины приблизительно двенадцати отверстий на .каждом .конце фильтра, то ксв в полосе пропусканич будет, как правило, меньше 1,2.

ТАИЛИЦА IB.Ofi.l ПАРАМЕТРЫ ПОГЛОЩАЮЩЕГО ФИЛЬТРА S-ДИАПАЗОНА

н обозначении параметров

Число рядов щелей из каждой широкой стенке

Число рядов щелей на каждой узкой ствнке

Число щелей полной длины на обеих широких стенках

Число щелей по.тной длины на обеих узких стенках

Число постепенно сужающихся согласующих щелей в каждом конце каждого ряда щелей

Высота боковых волноводов Ьа, мм

Ширина боковых волноводов Оз, мм

Длина боковБк волноводов, отходящих от узкой стенки основного волновода /i, мм

Длина боковых волноводов, отходящих от широкой стенки основного волновода /2, мм Длина отверстий связи /, мм Ширина отверстий связи W, мм Общая длина фильтра, включая фланцы, мм

Внешний диаметр камеры, в которую заключен фильтр (для работы под давлением), мм

16 6,6 35.3

61 33 4,8 914

Поглощающий фильтр S-дuanaзoнa). Такой фильтр, являющийся, в общем, типичным фильтром с поглощением, был раара-ботан Прайсом (Price) и другими [49]. Конфигурация боковых волноводов здесь аналогична иредставлеииой иа рис. 15.06.1. Однако фильтр заключен в чилиндрический прочный корпус и поэтому может работать при давлении 2,04 атм. Он был изготовлен из алюминия следующим образом: сначала в центральном волноводе отфрезеровали отверстия связи, затем сделали ряд алюминиевых штампованных деталей, которые при сборке образовали боковые Волноводы; после этого боковые я центральный волновод соединили и жестко скрепили друг с другом пайкой тугоплавким припоем (погружая всю конструкцию в бак с жидким припоем).

Параметры фильтра рассмотренного типа приведены в табл. 15.06.1, а его характеристики затухания - на рис. 15.06.2.

W 30

№

О 3.1 4,1

BJO л 1И,Ши

?t 3,0 и 50 m Ы f, я

Рис. 16.06.2. Характеристики затухания и ксв поглощающего фильтра S-диапазона, соответствующие: о -волне ТЕ, ; б - волне ТЕао и в - вол|ге TEoi

Были разработаны и другие типы волноводных фильтров со вторичными волноводами, предназначенные для поглощения гармоник. iB одной из их наиболее удачных модификаций использовались круглые волноводы вместо прямоугольных вторичных волноводов, которые соединялись с цеитральным прямоугольным волноводом непосредственно открытыми концами. Вторичные волноводы можно заполнять, а можно и не заполнять диэлектриком, ио в любом случае их критическая т^астота должна быть выше частот полосы пропускания, а распространение в них - начинаться а некоторой частоте ниже второй гар1МОНИКИ.

15.07. Коаксиальные фильтры с поглощением

Поглощающие фильтры нижних частот, предназначенные для подавления паразитной мощности передатчиков, можно выполнить И иа основе .коаксиальной линии. Принцип их работы, по существу, тот же, что и для волноводных фильтров с поглощением, рассмотренных в § 15.06. Затухание в полосе запярания на единицу длины для волиы ТЕМ в обычном коаксиальном фильтре с поглощением больше, чем в обычном волноводиом фильтре с поглощением для самого низкого типа волны, так как волновое сопротивление центральной передающей лиии.и меньше. Однако допустимая импульсная мощность коаксиального фильтра будет меньше, так как для наилучшей коаксиальной линии эта мощность меньше, чем для стаидартиого волновода в том же самом диапазоне частот.

Экспериментальные образцы коаксиальных фильтров с поглощением разработаны Кристалом [50]. Один из образцов имел частоту среза полосы пропускания 1,7 Ггц, волновое сопротивление 50 ом, внутренний диаметр внешнего проводника 3.879 и диаметр внутреннего проводника 1.687 см. В Стеике коаксиальной линии толщиной 1,24 мм была прорезана 21 пара отверстий прямоугольной формы с расстояниями между центрами 1,016 сл. Каждая щель шириной 6,35 мм стягивала дугу в 150° окружности коаксиальной линии. Кроме того, в ней были прорезаны по 10 щелей .меньших размеров до и после 21-й основной щели. Для улучшения согласования в полосе пропускания дополнительные щели -были расположены в виде сужающейся на конус последовательности.

высота вторичных волноводов была равна 9,52, а ширина 88,9 мм, что соответствовало критической частоте 1,7 Г гц. Длина вторичных волноводов равнялась примерно 30,5 си, но ее можно было бы уменьшить. В конце каждого вто'ричного волновода помещалась поглощающая бумага Teledeltos) (как оказалось, каждая такая нагрузка способна поглотить без охлаждения, по крайней мере, 3 ет средней мощности).

I) S-диапазои охватывает частоты от 2,60 до 3.95 Ггц (npu.v. ред.). - 372 -

) Выпускается фирмой Micro Circuits Co., New Bullalo, Michigan. - 373 -