На рис П 08.3 трсдставлены аиаяогаяные данные шля расчета согласующих цепей. р^еаторы которых представляют собой чет-веотьвЬлиовые отрезки полосковых л-ниин, рассмотренные в §8.(№. ЗдГьТнагрузк? может меть место либо последовательный либо параллельный резонанс. Пр последовательном Резонансе за наг^ пузкой должен следовать К-инвертор. состоящий из небольшого Параллельного шлейфа (см. § 8.08). Параллельное реактивное со-

R-----

Рнс 11083. Согласование при помощи полосковых фильтровых структур с четвертьволновыми резонаторами:

К„ 1 Г К„

n Ч r -iKpgift* Уо ~V Bn+i I

Z =!/> : для неокояечных инверторов:

или - =:--;--,

противленяе шлейфа будет вносить небольшую расстройку в нагрузку, стремять сдвинуть ее резонансную частоту на величину

Эту расстройку снова, как и ранее, нужно скомпенсировать либо путем последующей перестройки нагрузки, либо предварительной - 146

настройкой ее на частоту fo-l-Af. Есля в нагрузке будет параллельный резонанс, то за ей должен следовать /инвертор, реализуемый с помощью емкостного зазора (см. рис. П.08.3). Расстройка, обусловленная реактивной проводимостью связи B12, определяется .нз выражения (11.08.7). В исиписи к рис. 11.08.3 приведены формулы, IK3 которых огаределякгася 1па,раметры /- и К-инвертзров для раючета согласующей щеян. В общих чертах раючет выполняется так же, жак ib § 8j08,

На рис. 11.08.4 приведены данные для случая, когда согласующая цепь представляет собой волноводный фильтр, рассмотренный

z I к

Рис 11.08.4. Волноводная согласующая цепь;

Ч Vgkgt+i

п.л-Ц

2g g +, ,

в § 8.06. Пря зтом референсная плоскость для нагрузки должна быть отнесена к той точке волновода, в которой нагрузка оказывается в последовательном резонансе.

Нагрузка связана со следующим резонатором с помощью К-ин-вертора, состоящего в основном из параллельной индуктивной диафрагмы с реактивным сопротивлеинем связи Х12. Это сопротивление стреМ1Ится расстроить нагрузку .по частоте на величщгу

4RaIZo)Qa

(11.08.9)

которую можно скомпенсировать, либо перестраивая нагрузку, либо несколько сдвигая к ней диафрагму Х12. Заметим, что в выражении (11.08.9) и в формулах, приведенных в подписи к рис. 11.08.4, все сопротивления нормированы относительно сопротивления волновода, так что не возникает трудностей -из-за неопределенности, свойственной вычислению абсолютных значений сопротивления волновода.

После того как -найдены параметры инвертора по этим формулам, остальные этапы расчета проводятся так же, как в § 8.06. Разумеется, в данном случае декремент f, используемый пря опре-

делении прототипа нижних частот, а также в выражении для Cij/iZo,-вычисляется по ф-ле (11.08.4).

Формулы, которые оривеаеяы в оодииеях к .рис. I1j08j2, 11.08.3 и 11.08.4, были шолучены шутем шростой тодстаяовти эначетий соответствующих параметрав крутааны в обобщенные формулы (ии. лодпись кредыиущему рис. /1Д)8.1). Пкадобным образом можно получить раючетные форсиулы для самых разнообраэнык согласующих цепей^ (Выбор наилучшей из них для каждого конкретного случая 1Может варьироваться в .широкнх пределах в зави-cmmoicth от (соотношегаия уроиней сопротивлений iH.airp,yi3KH и источника, .допустимых размеров согласующей цепи, требуемой очшоои-тельиой ширины шолосы и т. д. Как указывалось выше, для получения наилучшей характернспиии резонансная нагрувка должна быть возмож1но более iKOMinaiKraoft (сююредоточеиной) точно также, как и ииверторяая ювявь с ней. iB случаях относительно узкой полосы согласования для связи с нагрузкой можно использовать в качестве инвертора четвертьволновый отрезок линии, но получающаяся характеристика не будет столь хорошей, как прн связи на сосредоточенных ли близких к ним элементах. Это обусловлено тем, Что четвертьволновый отрезок линии сам по себе обладает избирательными свойствами, которые, будучи добавленными к свойствам резонансной нагрузки, затруднят согласование сопротивлений в заданной полосе. .Но в некоторых некрнчтичных случаях, когда до1 усти(МО ухуиднвние характеристики, чечвертьесигновая овябь с иагр.узкой может о(казатъся пра1ктичес1ки целесообразной.

Экспериментальная настройка согласующих цепей на связанных резонаторах. В тех случаях, когда допускается добавление в цепь по одному резонатору и легко регулируется настройка резонаторов и связей между .ними, а параметры крутизны резонаторов Х2, Xi, .... х„ или Ьг, Ьз, -, Ь„ известны, удобно при расчете согла- . сующей цепи сочетать теоретические и экспериментальные методы.

Предположим, что нагрузка настроена в последовательный резонанс описанным выше способом и что определены ее добротность Qa. активное сопротивление ?д, декремент 6, а также требуемый прототип нижних частот с числом реактивных элементов п=2. Полагая, что параметр крутизны Хг резонатора 2 известен, рассчитываем параметры инверторов к12 и Лгэ по формулам, приведенным в подписи к рис. 11.08.1а. Связи резонаторов необходимо затем отрегулировать так, чтобы они соответствовали параметрам инверторов.

Рис. 11.08.5 иллюстрирует процесс экспериментальной настройки такого фильтра. Как тказаио та рис. 11.08.5а, реэонаисная нагрузка присоединена непосредственно к задающему генератору, в этом случае ксв между генератором и нагрузкой на резона.нсной частоте равен V,. Затем подключается реактивное сопротивление связн в виде инвертора Кп, которое настраивается до тех пор, пока ксв на резонансной частоте не станет равным Vj (см. рис. 11.08.56).

Если испытан(ня проводятся на измерительной линии, необходимо проверить положения минимумов напряжения, чтобы быть уверенным, что полученное значение v2 соответствует сопротивлению ZjCfflo), а не его обратной величине (относительно сопротивления измерительной линии). Подключение реактивного сопротивле-

Ряс. II.08.5. .Метод экспериментальной регу.тироБМ) сог.тасующен i

Ii или - =- = -=- ;

Vt Ц Ra

1 Rb вК\

Vs ИЛИ -

Vj-KCB н. средней частоте голоси /.(*=!, 2. 3). Используется резонансная на[рузка

шия свяаи в виде инвертора /Си, вероятно, будет несколько сдвигать резонансную частоту нагрузки от требуемой величины. Поэтому после получения нужного сопротивления связи на резонансной частоте нагрузку следует снова настроить. Поскольку ксв Vj всегда измеряется на резонансной частоте (независимо от того, равиа ли она точно частоте /о или нет), последующая небольшая подстройка цепи нагрузки не должна оказывать значительного влияния на требуемую величину реактивного сопротивления связи.

Далее в цепь добавляется резонатор 2 и реактивное сопротивление связи, соответствующее инвертору Kw (см. рис. ll.08.5e). Добавленный резонатор 2 нужно настроить на требуемую резонансную частоту, а также отрегулировать реактивное сопротивление связи, соответствующее инвертору Kis, чтобы получить желаемое согласоваиие сопротивлений. Настройку резонатора / (т. е. резонансной нагрузки) можно считать почти точной, поэтому любые заметные искажения характеристики ксв цепи должны вызы-ватьси, главным образом, расстройкой резонатора 2. Еслн он точно настроен на частоту io< то характеристика ксв будет иметь либо максимальное, либо минимальное значение на этой частоте и об-дадать симметрией относительно нее (ве считая некоторого возможного искажения по частотней шкале из-за того, что связь между резонаторами меняется с частотой).

Таким образом, настройку резонатора 2 и регулировку связи, соответствующей инвертору Кю, следует вести до тех пор, пока характеристика ксв не получится симметричной относительно частоты fe, а значение хсв иа этой частоте не станет равным величине Vs, соответствующей сопротивлению Zs\[ рассчитанному по формуле, приведенной в тодпяои ж рис. ll.08.5e. Снова следует проверить лоложееия минимума напряжения ла изм€!рительной линии и убедиться в том, что это значение Vs соответствует .именно согаротнвлевню а ие величине, обратмой ему ((относительно

оопрагивлвняя (измерительной ляиия).

На этом регулировка ооглаюующей цепи при п=-2 заканчивается. Эту методику imiOWho люпользовать и для настрюгёми согласующих цепей любой сложности путем повторения тех же этапов настройки. Указанная методика применима, разумеется, -н в случае параллельных резонаторов, но анализ при этом проводятся -на дуальной основе.

Практический пример и некоторые дополнительные экспериментальные приемы. Рассмотрим практический пример. Цепь, о которой пойдет речь, настраивалась экслеряментально, как описывалось выше, но с использованием некоторых дополнительных приемов. Основное отличие заключалось в том, что была известна только добротность нагрузки, а ее полное сопротивление в середине полосы не известно; так как при измерениях нагрузка подключалась через реактивное сопротивление связи неизвестной величины. Тем не менее, как мы увидим, оказалось возможным вы-. полнить требуемые настройки.

- 160 -

Рассматриваемая цепь показана на рнс. 11.08.6. Это перестраиваемый повышающий преобразователь частоты яа полосковых линиях (6, 7]. Диод с переменной емкостью, иа который подается мощность нокаппси, обеопепивает одновременно и усиление, и лреобразование частоты. На выходе преобразователя подключена узкополосная цепь со средней частотой 4037 Мгц, работающая на нижней боковой полосе, так что выходной сигнал всей цепи будет узкополосным. Однако при изменении частоты накачки от

шин ml-.

Bvuil (шйой тяш ОЛМги

Рис. 11.08.6. Упрошенная блок-схема полоскового перестраиваемого преобразователя с нижней боковой полосой

4801 до 5165 Мгц частота на -входе, которую нужно преобразовать и усилить, меняется от 764 до 1128 Мгц. Поэтому для получения требуемой характеристики необходимо подключить согласующие фильтры и на входе сигнала, и на входе накачки. Меры, принятые для расширения полосы канала накачки, описаны ниже.

В процессе регулировки цепи накачки электрически наиболее важными участками цепи являлись диод с его 207-омным rtpoBO-лочным вводом диаметром 0,51 мм (которые в данном случае совместно образовывали резонансную нагрузку) н второй резонатор накачки (см. рис. 11.08.6). Другие участки цепи в интересующей нас диапазоне частот были хорошо развязаны. Второй резонатор на1кач1К1и был резонатором четвертьволнового типа (как на рис. 11.08.3). Он имел параллельную индуктивную связь с последовательно-резонансной цепью днода (служившей в качестве первого резонатора накачки) я последовательную емкостную связь с входной линией накачки. Размеры поперечных сечений второго резо-- 161 -