быть осущесггвлеиа и посредством иругнх типов апертур, которые будут рассмотрены иже.

Сигнал, подаваемый в шечо /, ina ередией частоте полосы возбуждает колебания ТЕц с круговой зюлярнзацней в объем1ных резонаторах. Волна с круговой шоляризацией ib л-м резонаторе затем возбуждает колебания ТЕю во Внешив.м волноводе. Эти колебания распространяются к выходу 4. В плечо 3 мощность ие поступает. Частотиая характеристика затухания между плечами t и 4 эквивалентна характеристике полоснопропускающего фильтра, а частотиая характеристика затухания между плечами I к 2 является дополнительной и эквивалентна характеристике полоснозапирающего фильтра. Форма характеристики затухания ч [Ч 1\ между входом / и выходом 4 опреде-11 \ \ ляется числом резонаторов в направ-\ zfl Jj ленном -фильтре. Действительно, любую форму частотной характеристики в полосе пропускания (как, например, иа рис. 14.02.2 справа), которую может иметь полосиопропускаюыщй волиоводный фильтр с п резонаторами .(см. § в.06), можно также получить и в случае п резонаторного направленного фильтра. Полоса пропускания для характеристики, .соответствующей .передаче между плечами / и -4, обычно менее 1%. Однако, как будет показано ниже, она может быть увеличена до нескольких .процентов с помощью особой формы апертур связи между прямоугольными волноводами н цилиндрическими резонаторами.

Расчетные формулы и порядок расчета волноводного направленного фильтра, показанного на рис. 14.02.1, .приведены ниже.

РАСЧЕТНЫЕ ФОРМУЛЫ И ПОРЯДОК РАСЧЕТА ДЛЯ НАПРАВЛЕННЫХ ФИЛЬТРОВ НА КРУГЛОМ ВОЛНОВОДЕ

Параметры go, gu .... g +t определены в § 4.04, а величины <Ир Ио, (01 и Ш2 - иа рис. 14.02.2:

Рис. 14.02.1. Волиоводный на Д1равлеШ1ый фильтр с п резонаторами

{Qe)ji =--внешняя добротность;

(14.02.1)

-коэффициент связи; (14.02.2)

QJj= ig-gn-n--внешняя добротность, (14.02.3)

Рис. 14.02.2. Максимально плоские {а) и чебышевские {б) характеристики прототипа нижних частот и соответствующего ему полоснопропускающего фильтра.

/ - хврвктернстикв протт>т1гаа; -характеристика полоснопропускающего фильтра

- И й),яа

01 =

где fci, - коэффициент связи ,по мощности; р - число полуволи, укладывающ-ихся по .длине резонаторов.

(14.02.4) (14.02.5)

(14.02.6) (14.02.7)

Для иахождения размеров апертур сначала вычисляем -коэффициенты поляризуемости [((Приведенные ниже формулы наиболее точны для очень малых аиертур):.

,+lU-,=-гдe а, Ь 1 D определены на рнс. 14.02.1;

32п

(14.02.8) (14.02.9)

=-arc ctg----расстояние от малой апертуры до боковой

Ай стеики волновода;

(14.02.10)

-длина волиы в цилиндрическом вол-

1 / 1 / Y новоде диаметра D иа частоте в^,; V V 1.706D ]

(14.02.11)

- --длина волиы в прямоугольном волноводе

/ J j шириной а на частоте (D ;

(14.02.12)

/.I, - длина плоской волны на частоте мо.

Для малых кр\глы\ апертур требуемые диаметры отверстий npii6.T(i3HTeiTbi(o равны

1. 1+( i=C4 = 1 1. 1+1

(14.02.13)

Приближенные .попра(Вки на толщ(ину t и размеры а(пертур можно (получить, рассчитав откорректированные коэффициенты (поляризуемости

1 /-Ч-.ж

1Г

X 10

(14.02.14)

и затем (перестнтав диаметры rf,-, i+i, используя в ф-ле (14.02.13) коэффициенты (Mi, ,-+i)c:

<р,=яр-

arctg

-H-arctg-

, рай-электрическое

расстояние между диафрагмами.

(14.02.15)

16М,.

z; 0,955D >.g

- нормированное параллельное реактивное сопротивление диафрагмы. Частотное преобразование дается соотношением (см. § 8.041

.IJH]. (14.02.16)

Расчетные параметры (для волноводных направленных фильтров, определяемые .приведенными выше формулами, основаны на частотной характеристике (полосиопропускающего типа, соответствующей (передаче мощности между плечами I м 4. Эта характеристика связана, в свою очередь, с коэффициентами связи kj,j+i и внешними добротностями (QJa и (Яе)в двухплеяевого (полоснопронускающего фильтра, обладающего идентичной частотной характеристикой, а также с характеристикой нрототипа инжних частот и его Элементами go, gi, gi, gn+i.

Как было показано в §§ 4.13 л 11.06, приращение затухания на средней частоте (Д^л)о (на выхоие плеча 4, обусловле(нное потерями раосеяняя ib цепи, может быть вычислено на основе величин элементов прототипа н добротностей резонаторов.

(Величина с, указанная выше, равна .корию мвадратиому нз оэффициента связи по мощности. Он развей квадрату модуля соответствующего .коэффициента матрицы рассеяния (см. § Й.И), определенного в табл. 5.10.1 (№ 3)и 5.;10.2 (№ 2). Так, например, коэффициент СВЯЗИ по мощности (Ci,i+i) между объемными резонаторами i и i-t-1 определяется следующим образом. Допустим, что длина .резонатора i+\ была унеличена и в него вставлена согласованная) .нагрузка. Разделим далее резонатор i на две части и .подадим мощность к диафрагме г, i+1 от согласованного генератора с л-ннейиой нлн круговой поляризацией во.тны. Тогда .отношение мощности, (поступающей в нагрузку, к ма(ксимальноп мощности генератора, т. е. ..мощности, отдаваемой генератором в согласованную нагрузку, равно величине (Ci,i+i) которая, .в свою очередь, равна jSiz] [см. табл. 5.10.1 (№ 3)].

Коэффициенты связи ло мощности (ст) и (Cn,n+t) опреиеля-ются подобным же образом. (Предположим опять, что дл.нна первого резонатора увеличивается и в резонатор вставляется согла-

>) Понятие согласование здесь надо понимать в смысле согласования волнового соиротивления волновода (без учета диафрагмы).

соваииая агрузка. Аиалопичио согласоваиная нагрузка подключена к плечу 2, а .согласованный генератор-.к плечу /. Оттноше-ние .всей мощности волны с круговой поляризацией, поступающей в нагрузку .в цилиндрнчвском .волноводе, к максимальной мощности генератора раино fcoiP, что соответствует .сумме величин 5иР--5зР, приведенных в табл. 5.10.2 (№ 2) (для круговой поляризации Su = Si3).

.Практически во всех случаях илииа объемных резонаторов примерно равна половине длины волны в волноводе /2 иа .средней частоте .полосы. Однако, .в .принцип^е, длина резонаторов может

быть равна примерно целому числу р полуволн. Вследствие запаса магнитной энергии в апертурах связи точное значение электрической длины <pi резонаторов, определяемое по ф-ле (14.02.15). будет несколько меньше, чем 180р электрических градусов.

Если связь с внешними прямоугольными волноводами осу-ществляется с помощью круглых [диафрагм, то для получения в J объемных резонаторах волны с чисто круговой поляризацией ось последних должна быть смещена иа расстояние х от стенки пря-, моугольного волновода (см. ф-лу

Рис. 14.02.3. Эскиз широкополосного (14.02.10)]. При ЭТОМ ВОЛИЭС ЧИС-ответвнтрля с круговой по.-1ярнзаци то круговой поляризацией ВОЗ-ен волны буждается только на расчетной

средней частоте. Однако и в пределах полосы пропускания поляризация волиы близка к круговой.

На рис. 14.02.3 .показано устройство связн с тремя щелями, которое обеопечивает возбуждение т резонаторах волны с поляризацией, близкой к круговой в пределах более широкого интервала частот (8]. В этом устройстве ось цилиндрических резонаторов проходит через ось прямоугольных волноводов.

Коэффищвеит эллиптичности определяется как отношение векторов напряжениости поля £ и перпендикулярных друг к другу. Для малых апертур условие круговой поляризации имеет вид

(14.02.17)

jMj 4j7i(a7i)cos(360ziAm) Л1, ЕЯ-ео Vi (а Jj) sin (180лгг/а)

где Ml - коэффициент -магнитной поляризуемости каж(Дой поперечной щели .(см. рис. 5.10.4о); Mi - коэффициент магнитной .поляризуемости продольной щели (см. рис. б. 10.4а);

80 - дл1ина волны в прямоугольном волноводе 1н.а средней частоте;

2п

1,706D

5 - поправочный коэффициент; при =1.02 коэффициент эллиптичности в круглом .волноводе будет меньше, чем 1.02. если Xg=8,82zi-4-6,28zi. В этом случае расчетное срешнее значение Яео равно 7,30zi. Прн условии круговой поляризации

0= =

(14.02.18)

3ii bD AoC4J<?

где - длина волны на средней частоте в объемном резонаторе с круговой поляризацией волны. Более широкую полосу волноводных направленных фильтров моЖ'Но получить с помощью больших апертур связи, показанных на рис. 14.02.4. Размеры этих апертур слишком велики, чтобы с -достаточной точностью вспользовать для их расчета данные для малых апертур, приведенные в гл. 5. Однако теория малых апертур Бета (Bethe) позволяет получить первое приближение для щелей связи в .случае двухщелеяой конфигурации (ом. рис. 14.02.46) и после эксперимеиталыюн .проверки внести нужные поправим Если Ml-коэффициент магнитной .поляризуемости поперечной щели в поперечном направлении, а Мг - коэффициент магнитной

Рнс. .14.02.4. Апертуры с большим коэффициентом связи: а - прямоугольная апертура; б - апертура г двумя щелями; в - круглое отверстие ба1ьшого диаметра 10-176 - 289 -