Главная Бухгалтерия в кармане Учет расходов Экономия на кадровиках Налог на прибыль Как увеличить активы Основные средства
Главная ->  Согласующие цепи 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 [ 55 ] 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73

из того, чтобы они име.ти частоту среза, соответствующую длине волны %gu то трансформирующие оконетаые секции рассчитываются так, чтобы их частота среза соответствовала длине .волны, примерно равной >.gi/l,3.

На рпс. 7.04.5в приведена точная зависимость i/Xgo, от lib, которая часто оказывается полезной при проектировании.

К сожалению, упрощенная методика расчета Коиа [7] иепозоо-ляет определить частоту fs. Вместе с тем известно, что обычно она только иа 20% ныше частоты f . Поэтому в любом расчете частоту /оо целесообразно располагать вблизи верхней границы заданной полосы запирания.

Длина 1/2 низкоомной волноводной линии высотой fc, соединенной с иатружающим волноводом высотой fcr, должна быть уменьшена на величину Al, чтобы учесть реакти-виую проводимость В, обусловленную иеоднородиостью соединения, как это показано на рис. 7.04.1. Величина Al, на которую должна быть уменьшена длина линии, рассчитывается по формуле

где Yq - .характеристическая проводимость нагружающей линии. При этом соответствующая величина [(Я^/Ьт) (В/о)] легко определяется из рис. 5.07.10.

Два примера использования этой методики, относящиеся к расчету фильтров вафельного типа, будут приведены в следующем параграфе.

7.05. Фильтры нижних частот вафельного типа с очень широкими полосами запирания)

iB настоящем параграфе рассмотрен расчет фильтров -нижних частот на рифленых волноводах, имеющих продольные прорези иа выступах рифления. Такие типы фильтров, известные как вафельные волноводные фильтры, имеют широкие полосы пропускания с хорошим согласованием и рШирокие полосы запирания с высоким затуханием без паразитных полос пропускания для всех типов колебаний. Ниже будут рассмотрены несколько разновидностей конструкций этих фильтров.

На рис. 7.05.1 даио схематическое изображение фильтра вафельного типа, иа коггором видны металлические островви или выступы, лежащие между продольными и поперечными прорезями, как у вафельницы (отсюда и название вафельный ). Существенным для фильтров этого типа является то. что расстояние между центрами выступов не превышает половины длины волны в свободном пространстве, соответствующей наибольшей частоте требуемой полосы запирания. При указанных условиях вафельная

) Этот тпп фильтра предложен Коном. Дополнительиые светеипя но данному вопросу приведены в § 16.05.

структура является, по существу, изотропной и имеет иа даштой частоте одинаковые характеристики для воли тиша ТЕМ, распространяющихся в любом направлении.

Поскольку любое колебание типа ТЕто можно разложить на волны типа t£M, распросграияюшиеся через фильтр в раЗличных иаправлен'НЯХ, то свойства фильтров вафельного типа для колебаний ТЕшо зависят только от частоты. Это отличает фильтр вафельного тта 01 рассмотренного в § 7.04 фильтра на рифленом

. yt/s-s i I I I ~



К

Сечение пе А-А

=1Г1-Г1Ал П

Рис 7.05.1. Элементы, типичного фильтра Рис. 7.05.2. Одна секция фнль-вафельиого типа тра вафельного типа

Вм размеры в мм

волноводе, фильтрующие свойства которого (его характеристики) определяются размерами волновода, Порядком колебаний и длиной ВОЛНЫ в волноводе.

Падающие волны, имеющие торизоитальные составляющие Электрического поля, могут возбудить колебания в продольных прорезях фильтра на тех частотах, на которых глубина прорези b больше половины длины волны в свободном пространстве. Обычно эти колебания причиняют беспокойство только на самых высоких частотах полосы запирания. Однако, когда для согласования фильтра вафельного типа с волноводом стандартной высоты используются ступенчатые трансформаторы без прорезей, то более низкая (по сравнению с высотой волноводов) высота ступенчатых трансформаторов приводит к эффективному подавлению падающих волн с горизонтальными составляющими электрического по-- S31 -



ля, которые в противном случае могли бы возбудить колебания в прорезях фильтра.

Расчет фильтра вафельного типа, использующий данные Кони для обычного фильтра на рифленом волноводе. Вафельные фи.1Ьт-ры приближенно можно рассчитать, применяя методику § 7.04, если во всех выражениях длину волны в волноводе kg заменить длиной волны в свободном пространстве X,.

Для иллюстрации рассмотрим расчет вафельного фпльтра 1, используемого совместно с волноводом типа WR-650 шириной 0=16,51 см. При расчете будут использованы обозначения, принятые в § 7.04 н на рис. 7.05.2. Выберем частоты fi=2,02 Ггц (>.i = = 14,вЗ см), ?оо=5,20 Ггц (Я„=5,726 см), при этом Я,/аоо = 2,57. Полагая 6=0,348= 1/п, из рис. 7.04.5о на.ходим, что bo/-i=0,077 и */Х| = 0,275; отсюда io=ljM3 см, 6=4,082 см, i=4,298 см. С jio-мощью рис. 7.04.56 определяем расчетный парал1етр G, который в этом случае равен 3,85. Полагая теперь, что по ширине волновода, равной 16,51 см, расположено пять выступов, получим 1+1 = = 16,51/5=3,3 см н ;=2.с. .

Предварительные расчеты показали, что при ширине полосы запирания 3: 1 количество выступов, равное 5, является в некотором .смысле оптимальным, поскольку оно обеспечивает удобные раз.меры. При более узгких полосах запирання можно увеличить число выступов. Подставляя значения С и / в ф-лу (7.04.14), находим, что 6=676=076, а так как 6 = 4,082 см, то 6=0,716 си.

Продольные прорези в фильтре уменьшают псонную емкость низкоомных линий, что можно скомпенсировать уменьшением размера Ь' для фильтра без прорезей до величины Ь . Отношение эгих размеров приблизительно равно

l + l- п l + f

arc Ig

. (7.0.5.1)

Ретнив данное уравнение, получим Ь /6=0,81. Однако для повышения уровня допустимой мощности края выстушов нриштось закруглить с радиусом 1,588 мм, что привело к дополнительному уменьшению емкости низкоомных линий. Поэтому отношение b jb было выбрано равным 0,75, причем 6 =0,бЗЗ си.

Высота нагружающего волновода без продольных прорезей 6т, необходимая для согласоваиия фильтра иа некоторой расчетной частоте полосы пропускания fm, связана с высотой be, которая обеспечивает согласование при Ag-оо, следующим отношением;

(7.05.2)

Для того чтобы получить достаточно хорошее согласование в пределах полосы, частота fm не должна быть слишком близкой - 332 -

к /. Обычно желательно выбирать f, O.Tf,. Для улучшения согласования в широкой полосе следует использовать оконечные сог-ласуюшие секции, как будет псукаэано иа следующем .примере. Еслн выбрать /=4,3 Ггц, то высота 6т во.тоовода из выраже-н-ия (7.05.2) получается равной 1,4! см. С целью согласования этого волновода сп стандартным на каждом конце его были включены ступенчатые трансформаторы.

Затухание на одну секцию в области -полосы запирання. которая следует непосредственно за полосой Пропускания, можно определить с помошью выражения (7.04.8б). еслн велич1шы 7.е я У.ц в нем заменить иа /. и A.

У

авиий

Рис. 7.05.3. Экспериментальная ,\арактеристИ1\а arto-симых потерь дли фнльтра 1 пафельного типа.

Пунктирная линия соотлстств\етос.

На рис. 7.05.3 приведена эктериментальная характеристика вносн.мых потерь рассчитываемого фильтра для полосы запирания. Из рисунка видно, что в диапазоне частот от 2,2 до 5,7 Ггц вносимые Потери превышают 60 дб. Ксв в пределах требуемой полосы пропускания от 1,25 до 1,40 Ггц не .превышает 1,08, а затухание меньше 0,1 дб. Как будет показано а кон'це параграфа, можно было бы -no.iyM-HTb более широкую полосу с хороши.м согласованием сопротивлений, если бы Построить фильтр так, чтобы он начинался и заканчивался серединой впадшш между выступами It. е. в плоскости А-А на рис. 7.05.2), а ие серединой выступа (т. е. в плоскости, показанной одной из пунктирных линий там же).

Расчет, использующий эквивалентную цепь Т-образного сочленения, предложенную Маркувицем. -Хотя предыдущий метод и бо--тее прост, волноводные фильтры вафельного тн-па можио также 333 -



рассчитать с помощью эквивалентной цепи волноводного Т-образ-иого сочленения. Такая цепь редложена Маркувице. [6] для случая Ijbl и для произвольных, но обеспечивающих неравенство W>0,5, значений b=bjb. Графики Кона применяются только при 1/Ь'>Л, поэтому если ljb-<,\s то удобнее всего воспользоваться данными указанной работы {6].

Для иллюстрации метода Марку-вица рассмотрим расчет вафельного фильтра И, используемого с волноводом WR-1I2, ширина которого равна а=2,85 см. Фильтр имеет полосу .пропускании а частотах от 7,1 до 8,6 Г гц, а ширина полосы запирания, в пределах которой зату.хаиие больше 40 дб, составляет от 14 до 26/ гц. Этот фильтр, как уже отмечалось, можно было бы рассчитать более простым методом, описанным выше, однако для полноты изложения рассмотрим другой метод его расчета.

I 1 V

0) -?-й ит/ J

Рис. 7.0S.4. К -анализу фильтра вафельного типа на основе Т-образного сочленения: а -поперечное сечеиие нижней половины секции; 6 -ее эквивалентная схема; в -половина эквивалентной схемы

На ,рис. 7.05.4 показана нижняя половина одиой секции фильтра вафельного типа вместе с ее эквивалентной схемой. Часть эквивалентной цепи, представляющая соединение последовательного шлейфа и главной линии передачи с волновы.м сопротивлением Zo, взята из справочника Маркувнца [6, рис. 6.1.2] i).

6оте'ге пТТг4-!?м1 \ Р Р =Ж х а этой ра-

боте 16. рис. 6.1.4-6.1.14]. в яейстЕИтельиости должен быть равен 2Ь/к,.

Нормированное фильтра равно

характеристическое сопротивление секции

Г 1-tg-

R ,0 время как характеристическая постоянная передачи y-a-t-ip L одну секцию связана с сопротивлениями -- J -L,-

короткого замыкания мием

Zsr разделенной пополам секции соотноше-

, 2л

п - ь'

, (7.05.4)

(7.05.5) (7.05.6)

Остальные параметры показаны иа рпс. 7.05.4). С помощью выражений (7.05.3) и (7.05.4) было найдеио, что значение ф/ф'ж4 близко к оптимальному. Следует избегать величии ф/ф'л;2, гак как в этом случае фильтр будет иметь узкую паразитную полосу пропускания вблизи частоты бесконечного затухания foo.

Далее расчет фильтра проводится методом последовательных приближений с использованием соотношения (7.05.4) для определения размеров, которые обеспечивали бы приблизительно равные затухания на частотах 14 и 26 Г гц.

В данном примере гра-фики -Иаркувица [6] для значений элементов Эквивалентной цепи последовательных Т-образных сочле-меинй были экстраполированы с тем. чтобы получить значения параметров эквивалентной цепи при С/Ь 1,17, а величина Xg-заменена на ?.. Выбор размеров до некоторой степени ограничивался необходимостью иметь целое число т выступов то ширине волновода, которое было выбрано равным 7. Расчетное затухание Одной секции фильтра составляет 7,6 дб нэ частоте 14 Ггц и 8.8 дб

) BoODUie говоря, эквивалентная схема плчусекцпн фильтра (точнее ее Нижней половины) иа рпс. 7.05.4в неверна прп условиях холостого хода. ч чем нетрудно кепосрелственно убедиться поместив в п,70скости симметрии секции на рис. 7.05.4 а магнитную стенку. Однако с достаточной точностью можно считать (,t=nlg ф/2. Этот результат получает.-я также [[ из рнс. 7.05.4е. Таким образом, несмотря на неточность в эквивалсипюП схе.ме, конечный результат является справедливым (при. , ред.).

- ЗК -



1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 [ 55 ] 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73

© 2024 Constanta-Kazan.ru
Тел: 8(843)265-47-53, 8(843)265-47-52, Факс: 8(843)211-02-95