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 выражения, приведенного в табл. 8.03,1. Размеры зазора должвы быть выбраны так, чтобы они соответствовали значениям Jj, i+i/Уо, определяемым ур-ннями (8.05.1)--(8.05.3), а значения величиныф, получаемые из выражения в табл. 8.03.1 (поз. 2), затем используются вместе с выражением (8.05.6) для определения требуемых электрических расстояний между средними линиями зазоров связи. Следует отметить, что все реактивные проводимости н расстояния в электрических градусах должны быть определены на средней частоте шо паюсы пропускания. iHa рнс. 8.05.2 приведены экспериментальные данные для фильтров с е,мкостнЫ|Ми зазорам1н [И] (см. гл. И). Эти даниые относятся полооковой литии с .прямоугольным внутренним проводником, показанной на рис. 8.05.2а. Графики на рнс. 8.05.2а, б попользуются для нахождения значений отношения Уо при определенных размерах зазора Д, в то время как графики на рис. 8.05.2в - для определения отрицательной длины ливий /-инверторов. Приводимый ниже простейший числовой пример поясняет использование этих графиков. Предположим, что требуется рассчитать чебышевскяй ППФ с величиной пульсаций 0,5 дб в полосе от f, = 3 Ггц до /2=3,2 Ггц, шрнчем на частотах /(.=2,5 Ггц и /б=3,б Ггц затухание должно быть 30 дб. Из выражений (8.05.7)-(8.05.9) определяем: W -2 = 2 := 0,0645; = 2 Ша ш, /а + /i и=М1 = 3,1Ггц;- а затем для/а=2,5/ гч получаем ш7ш1 = -7,45 и дл /ь =3,5 Ггч - й)7ш[=3,55. Так как отношение ш'/ш', имеет наименьшее абсолютное значение для /(,=3.5 Ггц, то ограничение именно на этой частоте и будет определять расчет. Иопользуя рис. 4.03.4г и методику § 8.04, находим, что ири Z,ai-=0,5 дб для трехрезонаториого фильтра затухание La ва частоте 3,5 Ггц должно быть около 35 дб, а ва частоте 2,5 Ггц-около 55 дб. Таким образом, трех резонаторов в фильтре вполне достаточно. Из табл. 4.05.2 определяем значения элементов чебышевокого прототипа ФНЧ с величиной пульсаций затухания 0.5 дб прн Ч1ис-ле реактивных элементов п=3: go=l; gi = l,5963; g2=l,0967; g3 = = 1,5963 н g4=l. Из выражений (8.05.1)-(8.05.3) определяем /(1/Уо=/з^/Уо= 0,252; /,2/Уо=/2з/Уо=0,0769). Так как /о=3,1 Ггц, то /о,/Уо(/о)(г„]=0,252/3,1 =0,0813 н /12/Уо(/о) =0,0248. *) Фильтры, рассчитанные по указанным формулам, с использованием любого симметричного или а.нтиметричкого проготииа, элеменгы которых приведены в табл. 4.05.1 или 4.05.2, будут всегда симметричными. Далее, используя рис. 8.05.2о, строим для частоты 3,1 Ггц график зависимости Д от Уо(/о) [Гг ] для проведения интерполяции н определяем ширину зазоровЛо1=Дз4=0,686лл( и Д|2=Д2з=2,286л1Л1. Так как До1<1,016 мм, то величину фо1 можно определить наследующего выражения [II]; 4)01 = <Гз4 = - 2агс tg j = - 2агс tg (0,252) = -0,494 рад. Для определения ф|2=Ч'2з используем график -на рнс. 8.05,2в.. из которого для \2=2,286 мм н /о=3,1 Г гц получаем т= =0,09 рад/Ггц. Затем вычисляем Ч>1!=<Ра=(Цгг 1 (0.02096Д-т)= -0,13 рад. Из выражения (8.05.6) опреаеляем 61= вз = п -, - -1- (-0,494-0,13) = 2,83>аа к дг = я- (-0.13 -0,13) = 3,012 раа. При выполнении полосковой линии с воздушным диэлектриком раостоянкя между средними линиями емкостных зазоров для первого и третьего резонаторов равны /] = ;3=ei?i/2jx=43.516 .чм и для второго резонатора /2=е2/./2л=46,355 . .и, так как для частоты 3,1 Г гц д.тина волны в воздухе Л=9,677 си. , Резонаторы полосковой линиш могут поддерживаться пенопластом или тонкими горизонталыными пластинками из диэлектрика, проходящими через боковые стороны стержней резонаторов. Разу,\1бется, необхоц-имо будет несколько изменить размеры резонаторов, чтобы скомпенсировать влияние диэлектринеских опор на скорость распространеиия воли и сопротивление линии. Для точной настройки фильтра можно использовать винты настройки, как это описано в § 11.05. ипи поочередно .проконтролировать резонансную частоту резонаторов путем испытания каждого пз них в отдельности или попарио, .что также описано в §§ 11.03- 11.05. На рис. 8.05.4а показан фильтр, вьшолвевный на основе расчетов с использованием графиков, приведенных на рис. 8.05.2. Это - четырехреэонаторныЛ ППФ с максимально плоской характеристикой затухания и с относительной шириной полосы пропускания 1% при частоте /о=6 12 Ггц. Полуволноные резонаторы фильтра с прямоугольными сечениями поддерживаются с помощью диэлектрнчесюпх пластин толщиной 1.575 им из рексо.тита 2300, которые проходят через стержни резонаторов. Концы пластин закреплены крепящими пластинами в боковых стенках фильтра. Четыре стержня внутри .него являются резонаторами, а стержни на каждом конце - входной и выходной бО-омнымн линиями. Резонансны-? частоты резонаторов проверялись путем нспытання - 379 - X (псшарно, как описано в § 11.04. Э™ испытания обпаружили небольшие погрешности в длина'х резонаторных стержней, в свя-о ,! проведена .соответствующая коррекция. На рнс. В.и&.46 представлена характеристика, снятая после того как фи.тьтр был смонтирован без настроечных винтов [И]. На рнс. 8.05.5 показана экспериментально полученная характеристика затухання шестирезонаторного фильтра, имеющего W 50 \
Рис. 8.05.4. Внешний вид полоснолропускающего фильтра (а) и его ларахт !ристнка затухания (б)
ts 3.0 32 и ЗЕ ЗЛ(Гги аналогичную конструкцию [12]. Этот фильтр был рассчитан с величиной пульсаций чебышевской характернстпки 1 дб в полосе пропускания 20%. Крестики на характеристике соответствуют измеренным данны.ч, а черные кружки - расчетным данным, полученным из характеристики прототипа ФНЧ с помощью греобразованин (8.05.7)--(8.05.9). Как можно видеть, даже при ширине полосы пропускания до 20% методика расчета п соответ-гвующеё частотное преобразование обеспечивают хорошую точность. Однако ширина полосы пропускания, в пределах которой расчет остается точным, несколь-о зависит от затухания в этой полосе. При малых величинах пульсаций затухания, порядка 0.01 дб, описанная методика не 1беспечивает такой высокой точ-0С7И для широких полос про- ускания, какая имеет место, например, прн пульсациях 0,5 или I дб. Поэтому при относительной ширине полосы пропускания 15% рли больше н малых уровнях пульсаций рекомендуется методика, II 1ложеиная в гл. 9. Следует отменить, что у фильтра с более широкой полосой пропускания, характеристика которого показана на рис. 8.05.5, потерн Рассеяния меньше, чем у фильтра с узкой полосой, характеристн-ла которого была приведена на рис. 8.05.46. Было найдено, что нагружеиная добротность резонаторов такой конструкции для S-диапаэона равняется .примерно 1000-1300. Необходимо принять во внимание и другие соображения по практическому проектированию и применению фильтров этого типа, связанные с тем, что средняя частота второй полосы пропускания приблизительно в два раза выше средней частоты первой полосы .пропускания и что максимальное затухание (La)usb в по--оее запирання между первой и второй полосами пропускания имеет место примерно на частоте т = Зшо/2. Величина этого зату-\ания может быть оценена с помощью формулы Рис 8.05.5. Характеристика затухания шестирезонаторного фильтра mm т - (п--1)3,53 - 6,02, аб, (8.05.10) где значеиня Bj, j+i/Уо вычисляются через известные отношения h-i-nti спомошью выражение (8.05.4). В полосе запирания ниже neipBOft полосы пропускания имеется полюс затухаиия первого порядка (см. § 2.04) на частоте (i)=0. Таким образом, в этой .полосе запирания при уменьшении частоты затухание увеличивается и стремится к беокоиечности, когда частота стремится к вулю. Если требуется значительное зату.ханне во второй полосе за-пнрадня. то необходимо вычислить величину (La)ttss. Затухание, определяемое выраженшями (8.05.7)-(8.05.9) для этой полосы за1Пнрания на частотах вблизи полосы пропускания, остается достаточно точным только до тех пор, пока величина (La)usb будет превышать расчетные значения затухания на 20 или более децибел. При.меиительно к числовому примеру, рассмотренному выше для трехрезонаториого фильтра, отношения /j, j+i/Уо равны: /о1/Уо=/з4/Уо=0,252; /,2/Уо=/2з/Уо=0,0769. Из вьражен.ия (8.05.4) находим В( /Уо=Вз1/Уо=0,269 п В,2/У„-Вгз/Уо=0.077. Затем из выражения (8.05.10) определяем, что (/.a)i;es=54 дб. Таким образом, вычисленное с помощью преобразования затухание 35 дб на частоте 3,5 Ггц должно быть достаточно точным, так как оно на 19 дб меньше затухания (Z-aJcsb. Ниже будет показано, что величина {La)vsb быстро уменьшается по мере увеличения относительной ширины полосы пропускания, ио в то же время (,La)usb быстро увеличивается то мере увеличения числа резонаторов. Таким образом, если окажется, что затухание {La)viib слишком мало, то нужно увеличить число ре-гэнаторов. 8.06. Волноводные фильтры с параллельной индуктивной связью Волноводный фильтр, представленный на рнс. 8.06.1, по существу, дуален фильтру с е.мкостяой лоследовательвой связью, показанному на рис. 8Л5.1. Ниже приведены формулы для его расчета. Рнс. 8.06.1. Сх&матнческое нзображеине фильтра с пара.тлельньпмн индуктивными СБяая.м|[ РАСЧКТНЫЕ ФОРМУЛЫ ДЛЯ ВОЛНОВОДНЫХ ФИЛЬТРОВ С ПАРАЛЛЕЛЬНЫМИ ИНДУКТИВНЫМИ СВЯЗЯМИ z V 2 gai4>i (8.06.1) (8.06.2) (8.06.3) где еч, Bl, г +1 определены на рис. 4Л4Л; частота показана рис. 8.02.Ja; wy, -относительная ширина полосы лрйпуькання, выраженная через длину волны в волноводе; Kj, j+i-параметры инверторов сопротивления; Zn - сопротивление волновода. Для неоднородностей. представленкых только одной сосредоточенной параллельной индуктивностью, реактивное сотротивление Xj, j+i равно а електрнческие длины секций равны е; = л -- arc tg [-kr) + * I рад. (8.06.6а) Для неоднородностей с более шюжиымн з вивалентны н счвмаш. ионоль-зуют табл. 8.03.1. и выражение е,=. + (.,-.., + ч',.,+.). -o- & п р^?ра13,яТ^Г;нЙи... ФНЧ в соответствзпощук, харатерн-стику ППФ используют формулу (8.06.6) где (8.06.7) (8.06.8) во, kgi, kgi If kg - длины волн в волноводе на частотах шо, tui. 1й2 и ю, которые определены на рис. 8.02.16; ш' и ш, шреде-тены на рнс. 8Х)2.1а; hi - длина илоской волиы на частоте Wo в среде, эаполняюшей волновод. Для рассматриваемого -фильтра применяются инверторы, показанные на рис. 8.03.1 в, и система работает подобно фильтру с - 383 - |
© 2024 Constanta-Kazan.ru
Тел: 8(843)265-47-53, 8(843)265-47-52, Факс: 8(843)211-02-95 |