поляризуемости (продольной щел(и в (продолыном направлении, то в соответствии с указажиой теорией эти оэффициеиты равны:

4п К2 (sin /,(*,/ ,)

(14.02.19)

(14.02.20)

пае Xg-длина волны о пржмоуголыюм волноводе; -длина волны в круглом волноводе; а - ширина прямоугольного волновода; Ь - высота (Прямоугольного волновода; R, ri, Гг, дп и - расстояния, показанные иа рнс. 14.02.46; ftc=l,84/J?; с - корень

ТАБЛИЦА 14.02.1

РАЗМЕРЫ и ТИПИЧНЫЕ П.(\РАМЕТРЫ СВЯЗИ БОЛЬПШХ АПЕРТУР ДЛЯ волноводных НАПРАВЛЕННЫХ ФИЛЬТРОВ НА ЧАСТОТЕ /=9780 Мгч

вад{)атный нз коэффициента связи ino мощности, равный величинам Со1 или с„, +, получаемым из ф-л (14.02.5) или (14i)2.7)

Предварительные размеры щелей можио определить (по графикам иа рис. 5.Ш.4а -и ф-лы 1(6.10.6), учитывающей ноправку иа толщину. После этого (размеры щелей утотаяются с иомошью экспериментальных мето1дов, описанных ниже.

iB табл. 14.02.1 приведены окончательные размеры и (из.мерен-ные параметры для иеокольких устройств с апертурой типов, но-

т

Рис 14.02.5. График коэффициента связи с', дб, н коэффициента эллиптичности для пары щелей, обеспечивающих большие ко-эффнцнеиты связи

казанных на рис. 14.02.4. Все эти устройства 0(бладают относительно сильной связью, но у двухщелевых конфигураций она несомненно наиболее сильная. Указанный в таблице коэффициент эллиптичности представляет собой отношение иапряжеииостей взаимно ортогональных полей в плоскости, перпендикулярной к оси круглого волновода. Для чисто круговой поляризации этот коэффициент -равен единице.

.На рнс. 14.02.5 показаны экспериментальные характеристики коэффициентов связи по мощно-

щелевой конфигурации, размеры ;;-,47 о .TToZTX которой приведены вправом кран- ым резонаторо(

нем столбце табл. 14.02.1.

На рнс. 14.02.6 приведена схема однорезонаториого волноводиого направленного фильтра Jf-диапазона'), а иа рнс. 14Л2.7 - экспериментальный образец такого фвльтра в собранном ш в разобранном виде. Цилнидрический резонатор (язготовлевный (нз латуни) разрезан вдоль средней плоскости там, где имеет месте

) Х-диапазон охватывает частоты от 8.2 до 12,4 Гщ (прим. ред.). 10* - 291 -

минимум продольного тока .вдоль стенки). Поэтому сочленение очень мало снижало ненагружеиную добротность резонатора. Обе половины фильтра скреплены с помощью окобы, однако их можно было легко спаять. Емкостные винты для .настройки, показанные иа рисунке, отрегулированы так, ч.тобы ива пространственно ортогональных колебания типа ТЕц. которые могут существовать -в объемном резонаторе, оказал-нсь в резонансе иа одной и той же

Рис. 14.02.7. Экспериментальный образец вол-новсдпого направленного фпльтра с одним объемным резонатором в собранном и разоб-фанном виде

частоте. Необходимость такой настройки станет очевидной, если вспомиить, что возбуждаемое в резонаторе колебание с круговой поляризацией можно разложить на .пространственно ортогональные колебания типа ТЕц. возбуждаемые в квадратуре (со сдвигом во .времени, соответствующи.м фазовому сдвигу в 90°).

Внутреиняе размеры прямоугольных волноводов рассматриваемого фильтра равны: а=а,27 см, 6=1,02 см; толщина апертур связи =0,51 мм. Диаметр объемного резонатора, его высота и диаметры отверстий связи соответственно равны: D=i2,83 см, А=1,82 см, rf=l,05 см. Ось цилиндрических резонаторов находилась на расстоянии х=0,53 см от боковой стеики пря1Моугольиых волноводов. Характеристики этого экспериментального одиорезо-наториого направленного фильтра показаны на рис. 14.02.8. Изме-

ренная .добротность нагруженного на обоих концах резонатора а затухание иа средней частоте полосы (La)ii=0,72 дб Кили (P JPbmi) = 1;19]. С помощью соотношения

у Р ых 2

(14.02.21)

которое при,меняется для одиорезонаторных направленных фильтров так же, как и для однореэоиаториых двухплечевых .фильтров, можно найти, что внешняя добротность нагруженного на обоих концах резонатора Q=271. Поэтому внешняя добротность резонатора, нагруженного на одном конце (см. ф-лу 14.02.1), (3 = 542. Из соотношения

(14.02.22)

находим, что добротность не-иагружеииого резонатора (3 = =3030. Эта величина приблизительно удвоится, если резонатор посеребрить или выполнить нз меди.

Коэффициент связн, вычисленный по измеренной величине добротности Qe=(Qe)A =

=542 с помощью ф-лы (14.02.5). равен (со.)=0,0195 илн -17.166. Зная величину rfoi=l,05 си, с помощью ф-л (14.02.13) и (14.02.8) получаем также, что (ст)=-16,6 дб. Это второе значение неожиданно хорошо согласуется с предыдущим значением коэффициента связи, которое было получено, исходя из добротности {Q,). учитывая то. что отверстие связн велико и близко расположено к боковой стенке волновода. Практически, в соответствии с ф-лой (14.02.14) надо было бы вычислить поправки, учитывающие как большой диаметр апертуры, так и ее толщину. Однако в нашем случае из-за иепосредственной близости боковой стенки такие поправки окажутся весьма грубыми, ввиду чего желательна экспериментальная проверка апертур. Для описываемой коиструкции это и было осуществлено иа основе измерения добротности Qe.

Рнс. 14.02.8. Характеристики экспериментального волноводного направленного фильтра с одним объемным резонатором.

ТАВЛИЦА 14.02.2

ИЗМЕРЕННЫЕ ПАРАМЕТРЫ и РАЗМЕРЫ ДВУХРЕЗОНА10РНОГО ВОЛНОВОДнОГО НАПРАВЛЕННОГО ФИЛЬТРА

I) См. рис. 14.0210а. См. рис. 14.02.106.

] Внутренние поверхности резонаторов были сделаны из латуни. Еслн tis. отполировать л посеребрить, то можно ожидать, что величина вносимых потерь иа средней частоте уменьцыггся до 0,5 дб.

iHa рнс. 14.02.9 показан двухрезоиаторный направленный фильтр, сконструярованный на основе описанного выше, но несколько нэмвнениого оинорезоиаториого фильтра. Изменение эа-клкучалось в том, что между обеими половинами первоначального фильтра был введен отрезок цилиндрического волновода с диафрагмой связи в его ореДней плоскости. Диаметр da центральной диафрагмы постепеино увеличивался с тем, чтобы связь вначале была меньше критической, затем равна критической и, наконец, стала больше критической. Экспериментальные характеристики этого фнльтра показаны на рис. 14.02.10. Размеры фнльтра н его параметры пр.нведе-ны в табл. 14.02.2.

Диаметр центральной диафрагмы, соответствующий критической связи, был определен опытным путем и оказался равным rfi2=4,83 мм. Эта величина достаточно хорошо совпадает со значением 4,52 мм, полученИЫ.М при помощи ф-л Рис. 14.02.9. Схема волноводиого нап-(14.02.13) и (14.02.8) с учетом равленносо фильтра с двумя объемны-поправкн, определяемой по Р<!зонаторами

ф-ле (5.10.6). Измеренная величина затухання (Д/,а)о на средней частоте полосы, обусловленного потерями рассеяиия в двухрезонаторном фильтре, также хорошо совпадает со значением этого затухания, вычисленным по ф-ле (4.13.11).

В качестве примера рассмотрим случай, когда частотная характеристика максимально плоская (или соотаетствует критической связи), а параметры прототипа нижних частот равны: go=l, gi=g2=l,414. gs-1 и mi =1 (на уровне 3 дб), ш=0,00317, ненагруженная добротность (которая была определена прн измерениях однорезонаториого фильтра) Q =3030. При этих условиях коэффициент рассеяния (см. § 4.13) rf=m[/ffiiQu = 0,0104. По ф-ле (4.13.11) получаем (Д/-а)о=1,28 дб; .измеренное 31наченне затухания в середине по.10сы равно 1,25 дб. Это затухание в основном обусловлено потерями рассеяиия, так как в середине полосы ксв имел весь.ча малую 1ве.тнчину.

В каждом резонаторе было установлено по четыре впита, регулировкой которых осущесталялась настройка. Методика ее для оинорезонаторных волноводных фильтров весьма проста я состоит в следующем.

К плечам 4 н 2 подключают согласованные детекторы, к плечу 3 - согласованную нагрузку, а в плечо / подают сигнал от генератора. Затем рвгул1ируюг четыре равномер.но размещенных