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


Щ)-тор


Рис. 7.06.8. Схематическое взобряжеине фпльтра III вафельного типа: а - главный вид; б-вид с торца. ft(-Bbjfmw ступенек; СС - согласующая секция (с фазовым сдвигом 90 ); ДЯ-волиовоц. нагружающий фильтр; /СВ - крепежиые винты; - направляющие отверстия дли согласования волноводе. Ширина входного волновода равна 12.95 нм

ЛИ. Кружоч-киыа иа участке этой .пол-осы показаны паразитные провалы в характеристике фильтра, имевшие место, когда к нему подводились искусственно возбуждаемые (шутем поворота и смешения нагружающих вол1новодов) колебания высших типов. Отсутствие паразитных провалов в пределах болыией части полосы запирания (см. рнс. 7.05.9), даже в случае, .когда шскусствеино возбуждались ужазаиные колебания, показывает, что в полосе запирания такой фильтр вафельного типа эффективно отражает все типы волн, .которые к нему подводятся (падают иа него).

Способ дальнейшего улучшения согласования сопротивлений в лояосе пропускания [9-111. В предыдущих примерах для согласования волновода, нагружающего фильтр вафельного типа (и - 342 -

выбираемого нз условия приемлемого согласования фильтра с на-гпузкой), с волноводом стандартной высоты использовались сту-пннчатые трансформаторы. Для дальнейшего улучшения согласо-наиия в вафельном фильтре 111. кроме ступенчатых трансформа-

торов, были применены допо.тнительные оконечные секции, рассчи-


й IS /7 I! 2S 2lfM

Рис. 7.05.9. Экспериментальная характеристика модели фильтра III вафельного типа, показывающая влияние 1[скусственно возбуждаемых колебаний высшего типа. Модель спроекгировяиа для более ннзкил частог. чем сам фильтр. Масштабный множитель равен 3.66

та-ниые по методике, изложенной в § 3.0S. В период подготов.кк данной книги к печати бьши получены дополнительные сведения по расчету, которые рассматриваются ниже. Этт сведения а сочетании с изложенными ранее методами дают возможность осуществить аополнителынсе улучшение характеристики в полосе пропускания.

Фильтры вафельного типа, которые начинаются с полуемкостей (с середины выстуша) на каждом конце (как было во всех предыдущих примерах), имеют ограниченную ширину полосы пропускания. Причиной этого является изменение характеристического сопротивления с изменением частоты. Вид этого из.ченения для со-протявленип Zjri и Z,t показан на рис. 3.06.1. Фильтр вафельного типа, начинающийся с середины выступа рифления, имеет .характеристическое сопротивление Zm, растущее с увеличением частоты. При этом, как показано на рис. 7.05.7, характеристическая проводимость уменьшается. Однако вмновое сопротивление Zo прп-- 343 -



мсугольяого волновода уменьшается с увеличением частоты, что видно из формулы

где fc -критическая частота волновода.

Таким образом, хотя иа одной частоте и можио согласовать характеристическое сопротивление Zjn фильтра с волновым со-прогишлением волновода Zo, однако при изменении частоты величины этих сопротивлений быстро расходятся, что ие позволяет реализовать широкие полосы иропуокания.

Если фильтр заканч.ивается половиной Т-образного звена, то характеристическое сапротивление Z,t (см. рис. 3.06.1) в пределах большей части полосы частот изменяется аналогично волновому сопротивлению волновода Zo. Поэтому если- оба эти еопротииле-ния согласовать на одной частоте, то достаточно хорошее согласование будет иметь место и в относительно широкой полосе частот. Внешний вид такого пятисекциониого фильтра, лредназ-иаченного для Ьднаназона [9, 1.0], показан на рис. 7.05.10. В нем

Рпс. 7.05.10. Фильтр вафельного тнпа с круглыми выступающими и половинными индуктивиостями на концах в разобраииом виде

,пспо.7ьзуются круглые выступы вместо квадратных, что увеличивает уровень допустимой мощности в 1,4 раза. Его размеры сог-1асио обозначениям, ужазанным на рис. 7.05.2, следующие: Ь = = 4,089 см: 6 =0,533 сн; а= 16,51 см; расстояние между центра-л1.Н выступов - 3.302 см; диаметр выступов - 2,268 см, радиус закругления краев выступов1,6 м.и.

Конструкция этого фильтра, по существу, основана на вафельном фильтре 1. .характеристика которого в полосе запирания приведена на рис. 7.05.3. Так как характеристика в полосе запирания нового фильтра (рпс. 7.05.10) почти полностью повторяла характеристику на рис. 7.05.3 (при этом принималось в расчет, что у нового фильтра было 5, а не 10 секций), то это показывает, что ни форма выступов (круглая или квадратная), ни вид оконечного - 344 -

полузвена (Т- или П-образный) не влияют на характеристику в.-полосе запирания.

В полосе пропускания фильтр, покааанныи на рис. /.Оэ.Ю, сначала был испытан с волноводом 16,51x0,953 с.н^, подключенным с обеих сторон. В дианазоие частот от 12О0 до 1640 Мец ксв оказался меньше 1,15 (а на частотах от 1250 до 1460 Мгц меньше 1.08). Затем он был испытан с волноводом 16,51X0.889 см. При этом ксв оставался ниже 1,20 в днапазоне от 1100 до 1670 Мгц (ср. с полосой от 1225 до 14S0 Мгц для ков в пределах 1,2 или ниже в вафельном фильтре I). Таким образом, ксв остается низким почти во всем Lдиaпaзoиe.

Предположительный уровень допуспимой мощности этого фильтра составляет около двух мегаватт в воздухе при атмоафор-ном давлении. Впоследствии указанный уровень допустимой м-ош-ности был увеличен в 4 раза тутем параллельного включения четырех таких фильтров (§ 15.05).

7.06. Фильтры нижних частот, полученные с помощью четвертьволновых трансформаторов-прототипов

В данном параграфе рассматриваются фильтры из коротких отрезков высокоомных и низкоомных лии-ий, которые являются наиболее общим типом фильтра нижних частот диапазона свч.

В § 7.03 уже шла речь о фильтре этого типа, построенного на основе структуры с приблизительно сосредоточенными параметрами (см. рис. 7.03.1). Степень приближения зав-исит от того:

1) насколько отрезки .линий короче ианменьшей длины волны в полосе пропускания;

2) насколько велико сопротивление высокоомных линий и мало соеротнвленне низкоомных линии (т. е. перепады сопротивлений должны быть большими).

Ори вьшолнеиии указанных условий существует близкое соответствие между высокоомныиш отрезками линий реального фильтра и последовательными .индуктивиостями прототипа с сосредоточенными параметрам1и с одной стороны и между иизкоом-нымн отреэками и параллельными емкостями с другой стороны.

Возможен та1кже иной способ получения аналогичного фнльтра нижних частот из линий передачи, который будет достаточно точным, в тех случаях, когда:

1) все отрезки линий равны (но они ие обязательно должны быть очень короткими);,

2) емкости ступенчатых неоднородностей незначительны, так что ими можно тренебречь.

Бели же ка.кое-либо нз да-нных условий или оба вместе не вы-(полняются, то должны быть допущены приближения, как и при расчете на основе прототипа с сосредоточенными параметрами. Выбор одного из двух возможных прототипов зависит от того, какая из обеих пар условий, перечисленных выше, лучше удовлет-- 346 -



воряется. Метод расчета с Прнмене 1ием проготипа на сосредоточенных .параметрах (см. § 7.03) обычно более удобен, однако метод, описанный в настоящем параграфе, дает дойолнительные сведения о работе фильтра, особенно при анализе его характеристики в полосе запирания и на участках паразитных .полос пропускания.

Этот второй способ получе1Н1ия фильтра нижних частот нз отрезков линий л>-ч.ше всего можно понять, если обратиться к рис. 7.06.1. На рис. 7.06.!а показано схематическое изображение


.(ф fjl-f)


Рис. 7.06,1. Связь между четвертьволновыми трансформаторами (а) и соответствую-щнми фнльтра1ми нижних частот (б).

V-~ перепад сопротивлений смежных линий 1=ксп ступени >1): и, -относительная ширина полосы: В=при =/е: в'=26: е'=:П

при /=1о;

л - рабочий диалвэон четвертьволнового трансформатора; Б - рабочий диапазон фильтра нижних частот: Д -рабочий диапазон полуеолиового фильтра

четвертьволнового трансформатора (см. § 6.02) и приведена'его характеристика. Длина каждой секции равна четверти длины волны на частоте /о, находящейся -в пределах первой полосы пропускания н называемой нейтральней частотой. Фильтр hh jhhx частот схематично изображен на рнс. 7.06.16. Структура его .отличается от структуры четвертьволнового трансформатора тем, что сопротивления в ней попеременно из,мвияются скачком то вниз, то вверх, а не образуют монотонную последовательность; 1По существу, это та же самая структура, что и у полуволнового фильтра , рассмотреннотх) в § 6.03. Длина каждой сакцин равна оловине длины волны а частоте

/о- центральной частоте первой полосы пропускания. Эта полоса соответствует характеристике фильтра нолоонопропускаюшвго типа. Заметим, однако, что имеется также полоса прапуская.яя нижних частот от /=0 .до f соответствующая характеристике фильтра нижних частот, и что лолтеа запирания, расположенная выше частоты f в несколько раз шире полосы пропуака.ния нижних частот. Относитатьная ширима паразитной полосы пропускания (для фильтра нижних частот) ка частоте fo раюна .половиие относительной ширины полосы .пропускания четвертьвол'новаго трансформатора. Значения ксв Vt соответствующих ступеиек в ступенчатом трансформаторе и в фильтре иижинх частот одинаковы и опреде-- 346 -

ляются как отношения волновых сопротивлений смежных линиЛ, взятых так. чтобы онн были больше единицы.

Фильтры нижних частот обычно выполняют из ЛИИ.И.Й, не имеющих дисперсии (например, полосковых илн коаксиальных). С такими ЛИНИЯМИ мы и будем иметь дело в данном случае. Если же используются волноводы нли другие линии с дисперсией, то необ.ходнмо только заменить нормированную частоту ]lh обратной величиной нормированной длины волны в волноводе W-s-Поскольку длина секции фильтра нижних частот равна половине длины волны на частоте f-.fo, то общая длина фильтра из п секций ие превышает nfCg/S длины волны на любой нз частот шолосы пропускания нижних частот и будет достигать этого значения на граничной частоте полосы, равной !, = wJoH. Заметим, что. чем меньшее значение ш, выбрано для ступенчатого трансформатора, тем больше будет отношение полосы запирания, расположенной выше частоты Л, ж полосе пропускания фильтра нижних частот.

Точные таблицы для расчета четвертьволновых трансформаторов с чебы.шевокой характеристикой, а также полуволновых фильтров были составлены вплоть до значений п=4 (см. § 6.04), а для фильтров с максимально плоской характеристикой - вплоть до значений п=в (см. § €.05). В остальных случаях расчет пока еще выполняется приближенными способами (см. §§ 6.06-6.09).

При расчете фильтра нижних частот описываемым методом получаются равные по длине отрезки для высокоо-мных и иизкоомных линий. Этот метод может оказаться весьма полезным, когда перепады сопротивлений Vt ие такие большие, как в случае широкополосных фильтров, рассмотренных в примерах § 6.09). Поправки на емкости ступенчатых иеодиородиостей можно осуществить в соответствии с § 6.08. Если используются большие перепады сопротивлений (что чаше всего и требуется), то влияние ступенчатых неоднородностей в линии передачи становится преобладающим и в этом случае обычно проще использовать прототипы с сосредоточенными параметрами, как в первом примере § 7.03.

7.07. Фильтры верхних частот на алемБнтах

полусосредоточБнных

.Фильтры верхних частот с граничными частотами, доходящими до 1 Ггц или в некоторых случаях до 2 Ггц, можно легко построить на иолусосредоточенных элемента.х. На частотах, превышающих 1,5-2 Ггц, размеры фильтров верхних частот иа полусосредоточенных элементах становятся настолько малыми, что обычно бывает удобнее приманить другие типы структур. Во гно-

) Необходимо отметить, что малые перепады сопротивлений не позволяют получить значительных уровней затухания и поэтому используются только в некоторых особых случаях.



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