СОГЛАСУЮЩИЕ ЦЕПИ

Книга Фильтры свч, согласующие цепи -и цепи связи Г. Л. Маттея, Л. Яига .и Е. М, Т. Джонса, известных советскому читателю по нтогочисленным работам в области свч техники, предлагаемая вниманкю читателя в русском переводе, является единственной в своем роде монографией по теории и методам расчета свч устройств. В авторском предисловии достаточно подробно изложены принцкпы, положенные в основу построения книги. Можно добавить, что книга, отражая научный опыт и личные взгляды авторов, характеризует также и общее направление pa.v Ентия теории свч устройств.

За последние годы в этой теор-ии явно наметилась и продолжает неуклонно развиваться тенденция рассмотрения свч устрой-ств с поз-иций теори.и цепей. Повышение требований к свч узлам и элементам радиоаппаратуры, с одной стороны, и совершенствование технологии производства и развитие вычислительных методов, с другой, диктуют необходимость разработки такого теоретического аппарата, который соответствовал бы как возрастающим требованиям, так тем возможностям, которые обеспечивают новая технология и вычислительные методы. Таким аппаратом является аппарат теории цепей, иеаравненно более наглядный и удобный при рассмотрении свч устройств, сложность которых все более возрастает,

В отличие от ранее господствовавших в технике свч методов электродинамики, более простые по форме методы теории цепей позволяют вскрыть самые существенные черты рассматриваемых явлений и предсказать направления развития возникающих изменений. Эти методы, как наиболее близко примыкающ-ие к с.хемо-и системотехнике, особенно удобны при анализе -и синтезе слож- ых устройств, состоящих нз большого числа элем-ентов. Следует отметить, что они оказались плодотворными не только для техники вч, но и для целого ряда других областей науки и техники. Это привело в последние годы к появлению понятия обобщенные цепи , включающего в себя целый класс систем, исследование которых проводится методами теории цепей.

Устройства СВЧ в рамках теории цепей, или, точнее, теории обобщенных цепей, рассматриваются как цепи свч и представляют один 3 наиболее важных и многочисленных подклассов обобщенных цепей. Данная книга является, по существу, первой из книг по технике свч, где последовательно проводится рассмотрение устройств СВЧ с позиций теории цепей. Вопросы теории поля, на которые ранее традиционно делал'Ся основной упор, здесь опущены и все изложение проводится на основе фильтрового подхода, причем отправным пунктом при построении методов расчета я-в-ляется фильтр-прототип. В качестве последнего используется либо фильтр нижних частот на сосредоточенных параметрах, либо четвертьволновый трансформатор. Принципы, положенные авторами в основу методов расчета свч устройств, а также сами методы прошли к настоящему времени большую практическую проверку, п приведенные сведения будут несомненно полезны при проектировании широкого круга этнх устройств.

Одним из достоинств книги, с нашей точки зрения, является то, что она служит .развитию практицизма мышления, умения приложить теорию к конкретной задаче, наконец, умения предельно упростить задачу (найти наибатее упрощенную схему устройства, решить задачу наиболее простыми путями). Квита изобилует многочисленными примерами такого рода. Так, почти все сложные структуры полосовых фильтров сводятся к трем типовым моделям и довольно приближенные методы расчета в конечном счете Дают приемлемые для практики результаты. Точно так же при согласовании- простое одноконтурное представление кочплексиоп нагрузки довольно сложного вида дает достаточно хороший результат.

Систематическое Изложение материала в книге дает возможность рассматривать ее как полезное учебное или, точнее, методологическое пособие по технике свч для инженеров, ибо на примере рассмотренных в книге устройств она учит, как подходить к проектированию и расчету устройств ,свч. В ней рассмотрен целый ряд вопросов, которые до этого не были представлены в систематизированном виде, иапрггмер, теория направленных фильтров н ответвителей, теория четвертьволновых трансформаторов и полу-волиовых фильтров и др. Ввиду большого объема затронутых в книге вопросов, в ней не дается последовательного вывода используемых формул. Лаконизм в изложении материала потребует от читателя определенного наиряжеиня и подготовки, чтобы извлечь 113 книги максимум полезной информации.

По широте охвата материала и уровню его изложения кнп|а является важным окладом в теорию свч устройств, а большое число оведеннй специального характера, представленных в книге в форме, близкой к справочнику (таблицы, грфик , расчетные формулы, сводки расчетных данных для типовых структур и т. п.) позволяют считать ее справочным пособием, незаменил^ым Для специалистов, работающих в области свч.

Естественно, что даже в книге такого объема нельзя охватить всех вопросов современной теории свч цепей. Остается лишь пожелать, Ч10би как можно быстрее появился многотомный труд по теории и методам расчета овч цепей, в Котором бы нашли отражение все современные достижения в данной области. В частнюсти, это относится к так называемым точным методам синтеза, основанным иа частотном преобразовании Ричардса, а также к методам анализа и синтеза микросхем свч.

В оригинале книга издана в одном томе, но ввиду большого е объема перевод пришлось выпустить двумя отдельными частями (1-я часть содержит с 1-й по 8-ю, 2-я - с 9-й по 17-ю главы). Нумерация глав и параграфов и общая структура книги, а также все обозначения (за незначительным исключением) сохранены без изменении.

Вместе с тем при переводе квигн было сочтено целесообразным несколько сократить либо добавить введения к отдельным главам. Объединены некоторые рисунки и таб.тицы; сводки расчетных данных для определенных типов устройств, представленные в оригинале в виде таблиц и рисунков, в ряде сл-чаев вынесены непосредственно в текст. Это привело к частичному нарушению нуме-ращик формул, рисунков и табл-иш внутри параграфов по сравнению с оригиналом.

Все размерности в формулах и иа большинстве рисунков переведены в метрическую систему мер. Термины, не нашедшие еще однозначного отражения в русской радиотехнической литературе, таны и в переводе, и в транскрипции оригинала. Там, где это оказалось целесообразным и необходимым, текст' снабжен замечаниями редакторов перевода в виде сносок. Списки литературы пополнены отечественными изданиями; отмечены литературные источники, переведенные на русский язык.

Книга рекомендуется широкому кругу специалистов, работающих в области свч техники в промышленности, научно-носледова-телиских и учебных .институтах. Оиа будет полезна также студентам ета.рших курсов и аспирантам соответствующих специальностей.

Перевод выполнен группой сотрудников лаборатории Синтеза свч устройств ЛЭИС и.ч. проф. М. А. Бонч-Бруевича под руководством канд. техн. иаук Л. В. Алексеева. Над переводом пер'вой части работали Л. В. Алексеев, Г. Н. Зеленский, Н. Ф. Орлова, В. Я. Павлов, Л. И. Чикунов, а над переводом второй части - Л. В. Алексеев и В. Я. Павлов.

Л. В. Алексерв, Ф В. Кушнпр

ПРЕДИСЛОВИЕ АВТОРОВ

При написаН'И-и ЭТОЙ книги преследовались тр главные цели. Во-первых, дать основные понятая, методы расчетов -и различные сведения, которые обычно используются при проектировании целого ряда устройств свч диапазона. Во-вторы.\, представить сведения специального характера в форме, более или менее близкой к справочнику, так, чтобы проектировщик мог выполнить практические расчеты для систем с определеииой конфигурацией без изучения теории и вывода соответствующих соотношений. (Следует заметить, однако, что работа большинства описываемых здесь устройств достаточ-но сложна и обычно требуется знание некоторых основных понятий и расчетных методов.) В-третьих, изложить теорию, иа которой основаны различные методы расчета, с тем, чтобы проектировщики могли применять эти методы, а исследователи в области свч - использовать ее положения для дальнейшего совершенствования этих .методов и разработки новых.

Многие методы расчета свч фильтров, описанные в книге, могут быть применены для расчета устройств свч, которые на первый взгляд не имеют ничего общего с фильтрами. Например, в схемах с электронными лампами, в параметрических устройствах и аитеннах ф-ильтровые системы можно -использовать для согча-сования сопротивлеиий, чтобы обеспечить широкополосность. Их также можно использовать в качестве замедляющих структур н цепей задержки. Кроме того, методы расчета фильтров свч ыо/кио применить для устройств, не работающих в диапазоне свч, например, для фильтров .инфракрасного и оптического диапазонов.

Порядок перечисления указанных выше целей никоим образом не связан со степенью их .важности, и сама книга не разделена соответственно на три части. Однако в некоторых главах, где это представилось возможным, в первом параграфе или в нескольких первых параграфах, рассматриваются общие положения, необходимые для лучшего использования расчетны.х данных, пр-ивод-пмых в этой главе; далее приводятся сведения, нужные для расчета определенных типов структур, а в конце главы - выводы расчетных выражений. Во ,многих параграфах даны ссылки на другие - 12 -

главы и параграфы к-ниги, где изложены вопросы, относящиеся к рассматриваемой структуре. Например, в главе II ошисываются методы измерения ненагруженной н внешней добротностей Q резонаторов и коэффш(1иентов связи между .резонаторами. Эти методы широко используются прн создании многих типов иолоснопропус-кающих фильтров и согласующих цепей.

В гл. 1 рассматриваются многочисленные устройства, в которых могут применяться фильтрующие системы свч. В гл. 2-ь6 содержатся справочные даниые и основные положения, требуемые для остальной части книги, причем в гл. 2 приведены основные определения и математические соотношения, необходимые при ана.тнзе фильтрующ'их систем. Хотя метод характеристических па,раметров используется в книге для расчета фильтров только в определенных случаях, желательно некоторое общее З'накомство с этим методом. В гл. 3 кратко изложены те его иолол^еиия, которые особенно нужны применительно к целям книги. Гл. \3 будут полезны чи-гателя.ч, ощущающим некоторые пробелы в знаниях по тематике данной книги.

Большинство описываемых методов расчета фильтров и согла-с}Ющнх цепей основано на использоваии.и фильтров-прототипов Ш1ЖИИХ частот. Глава 4 посвящена различным видам этих фильтров-прототипов на сосредоточенных элементах, значения которых приводятся здесь же в таблицах; рассмотрены временная задержка, согласование сопротивлений, а также влияние потерь рассеяния на X характеристики. В лоследующих главах эти фильтры-прототипы нижних частот используются для расчета полоснопропускающих и полоснозапирающих фильтров свч, фильтров нижних и верхних частот, а также соглас}10ишх цепей и цепей задержки.

В гл. 5 собраны различные графики, таблиды и формулы, относящиеся к расчету коаксиальных и полосковых линий, волноводов, различных резонаторов, элементов связи и неоднородностей.

В гл. 6 изложены вопросы расчета ступенчатых трансформаторов и приведены расчетные таблицы для определенных случаев. Такие ступенчатые трансформаторы используются не только как обычные трансформаторы сопротивления, но также в качестве прототипов для некоторых видов полоснопропускающих фильтров или фильтров псевдоверхиих частот, .рассматриваемых в гл. 9.

В гл. 7 рассматривается расчет фильтров нижних и верхних частот на иолусосредоточенных элемеитач, а в гл. 810 расчет полоснопропускающих фильтров и фильтров исевдовер них частот тремя различными методами. Выбор наилучшего метода зависит от структуры фильтра и требуемой ширины полосы. В начале гл. 8 приводятся таблицы различных фильтрующих структур, а также кратко излагаются их свойства, причем указывается номер параграфа, где можно найти расчетные данные для соответствующей структуры.