Если пшожить, что £г=0. то найдем условие полного подавлеиня сигнала между мечами / и 2: icmkh

(14.07.13)

Для полного его подавления при а>0 должно быть .выполнено нЕравеисшо С2С£.

.Предполагая, что с,=с2=с, можно вычислить добротность

н^прТение'рХо -

£. = -

(14.07.14)

.На другой частоте, которая соответствует электрической длине петли, равной 2л.т+е, выходное наиряжевие равно

*.-(1-..,е-< - (°7->

Определив нагруженную добротность из соотношения Q= ToPJirL зиачення н О, берутся в точке половин-тучаем .помощью выражений (14.07.14) и (14.07.15) по-

£4 =

1 ( <:s)e-( +ie.)

-. (14.07.16)

Взяв абсолютные значения левого и правого выражений и упростив нх, можно решить это уравнение относительно О,-

(И.07.17)

cos 01 = 1-

2(1-с )е

Еслн величина О, мала, то cos О, можно заменить на 1-0/2 что дает

1-(1 -Д)е^

(14.07.18)

сто^о°и'pIbIJ Р**= *Т™*= о™ фнльтра, нагруженного с двух

тя(1 -t )l/2e

(И.07.19)

Следует отметить, что это выражение дает истинную величину добротности нагруженного резонатора, соответст.вующую ее эна-- Э14 -

чеиню, которое может быть получено из измерений, и учитывает внешнюю нагрузку, вносимую двумя ответантелями, а также потери в передающей линии петли').

Затухание .при резонансе определяется выражением 201g£i/£, к, так как £i=il, получаем)

= 201g (14.07.20)

Формулы (14.07.1Э) и (14.07.20) были выведены в оредполо-женни, что волновые сопротивления линий передачи одинаковы и что величина с првдста.вляет собой коэффициент .связи по напряжению. Однако они достаточно точны также, когда сопротлв-лення кольца и входного и .выходного плеч ие одинаковы, если прн этом под Величиной подразумевается коэффициент связи по мощности для направленных ответвителей.

Расчетные .соотношения для петлевых иаправленных фильтров, приведенные в § 14.04, выводятся, исходя нз изложенного анализа, точно таким же способом, каким были получены формулы, приведенные в § 14.02, для расчета волноводиого направлеииого фнльтра а основе анализа, рассмотренного в § 14.06.

Коэффициент усиления мощности кольцевого резонатора бегущей волны (в разах) численно равен величине £r,P прн С2=0.

Есл,и указанное условие .соблюдается, то значение этого коэффициента, вычисленное по ф-ле (14.05.1), можио .получить н по ф-ле (14.07.10).

14.08. Вывод формул для расчета направленвых фильтров с полуволновыми и одноволновыми полосковыми резонаторами

Направленные фнльтры с полуволновыми и одноволновы.нм полосковыми резонаторами проще всего исследовать с по.мощью четного и нечетного возбуждения плеч / н -4, как было описано в § 14.03. В дальнейшем предполагается, что а пределах полосы пропускания фпльтра электрическое расстояние между резонаторами постоянно. Для узкополосных фильтров такое предположение -аполне справедливо.

Обратимся к рнс. 14.03.1. При чет.но.м возбуждении плеч I и 4 в референсных плоскостях Т, н Ti волна про.ходит, мннуя левый резонатор без отражения, но будет отражаться в референсных плоскостях Гз и Гг, так как она возбуждает резонансный тип ко-

) Когда в фильтре используется волноводная петля, то добротность вычисленная с поыоохью ф-лы (14.07.19), должна быть умножена на величину ikg/Xi, где /.g - длина волны в волноводе, а к - длина волиы в свободном пространстве.

) Вьфвжение (14.07.20) для аатухаиня применяется без изменения и для волноводов.

лебання только в правом резонаторе. Аналогично при нечетном возбуждении плеч I и 4 волна будет отражаться в референсных .плоскостях Т, и так .как она возбуждает резонансный тип колебания только в левом .полосковом резонаторе. Для каждого из этих случаев коэффициент отражеиия по напряжению Г в соответствующих референсных плоскостях одинаков, и его можно записать следующим образом:

(14.08.1)

Здесь Z - волновое сопротивление главных линий передачи, а X - параллельное реактивное сопротивление, вносимое полуволноаым полосковым резонатором с заземленной средней точкой, или резонатором длиной ?ь, разомкнутым в средней точке.

Параллельное реактивное сопротивление, вносимое .полуволновым полосковым резонатором, .равно

Х=-J--!-2 tg(p, (14.08.2)

где С - емкость зазора на любом из двух концов полуволиового резонатора - 2(р - его электрическая длина.

Параллельное реактивное сопротивление, вносимое одноволно-вым полосковым резонатором, равно

(14.08.3)

где С/ -емкость на любом конце одиоволнового резонатора; 2ip; - его электрическая длина.

Для того чтобы частотные характеристики резонаторов длиной А и Х/2 были одинаковы, в пределах полосы .пропускания должно выполняться равенство Xt=X или, что то же самое, параметр крутизны реактивного сопротивления х должен быть одинаковым для обоих резонаторов. Так как ф^к*2ф, то можно показать, что это условие выполняется при С/= V2C.

Так как отраженные волны четного и нечетного режимов складываются в плече 4 и уничтожаются в плече /, то затухание La между этими .плечами при использовании параметров полуволнового резонатора можно записать в следующем виде:

использованни .параметров однавол'нового резонатора - La = lOlg [l + 4 (Acfg + yJ] . дб. (14.08.5)

.Выражение (14.08.4) показывает, что на средней частоте рабочей полосы электрическая длина (рополуволиового резонатора определяется из условия

(14.08.6)

Аналогичное условие для электрической длины одиоволнового резонатора иа средней частоте полосы имеет вид

(14.08-7)

ctg<Po/ = -

V2mCZ

.Полоса любого из днух рассматриваемых направленных фильтров будет теперь определяться через параметры .полуволнового резонатора. Анализ .выражения .(14.08.4) показывает, что затухание увеличивается до 3 дб, когда

(14.08.8)

При узкой полосе и бесконечной величине нена.груженнон доб- < ротности внешняя добротность Qj равна

(14.08.9)

(А/)[заб| 2 Z (ш сг )>

Эта формула получена из выражения (14.08.5) с помощью разложения в ряд Тэйлора аналогично выводу .ф-л (14.06.17) и (14.07.19).

Литература

1*. СоЬл S. В. and Со ale F. S. Directional Channel Separation Filters. Proc. lRE-44. pp. 1018-1024 (August 1956).

Cm. Вопросы радиолокационной техники , 1967. № 2 (Зв).

а*. Coale F. S. A Traveling-Wave Directional Filter. IRE Trans. МТГ-4. pp. 256-260 (October 1966).

Cm. там же. № 3 .(39).

a Sleven R. L.. Dorato P. E. Strip Transmission iine Directional Fillc.-.

Статья представлена на симпозиуме Института радиониженерон (Institute ol Radio Engineers PGMTT National Symposium 9-11 May I9( , San Diego. Cali-Jornia).

4. TomiyasuK. Attenuation in a Resonant Ring Circuit, IRE Trans. .\1ГТ-а. pp. 253-254 (Marcli I960).

5. Y о u n g L. A Hybriti-Ring Method of Simulating HSgher Powers than .Are Available in Waveguide, Proc. lEE (London) Vol. 101. Part 111. pp. 1R9-190 ,(May 1954).

6. M i I о s e V i с L. J. and V a u t e у R. Traveling-Wave Resonator, IRE Trans. МТТ-б. pp. 126-143 (April 1958).

7. M il ler S, J. The Traveling Wave Resonator and High-Power .Microwave! Testing. The Microwave Journal, pp. 50-5B (September 1960).

8. Cohn S. B. Impedance Measurements by .Means ol a Broadband Circular Polarization Coupler, Proc. IRE 42,pp. 1554-16S8 (October 1954).

9. W a n s e I о w R. D. and T u 111 e L P. Jr, Practical Design of Strip-Trans mission Line Half Wavelength Resonator Directional Filters, IRE Trans. MTT-7, No. 1. pp. 168-173 (January 1969).

трон слегка генерирует ие только на основном, но и на других типах колебалий. Как видно з рисунка, мощность паразитных гармоник магнетрона убывает с ростом частоты, причем мощность четных гармоник остается ниже мощности смежных нечетных.

Глава 15

ФИЛЬТРЫ НА БОЛЬШУЮ МОЩНОСТЬ

15.01. Введение и общие положения

Мощные радиолокационные свч передатчики излучают, ломимо мощности, на несущей и нормальных боковых модуляциоиных частотах, определяющих полезный сигнал, значительную паразитную мощность также на других частотах (1-21]. На выходе таких передающих устройств необходимо включать фильтры, рассчитанные .на большую (МОЩНОСТЬ, которые пропускали бы указанный полезный сигнал, но подавлял.и паразитные излучения н, таким образом, нсключал<н возможность возинкновення вызываемых ими помех е соседней аппаратуре.

.Другой областью применения подобных фильтров являются системы, где требуется подключить к одной антенне два (нлн более) передатчика, работающих на различных частотах. Это аналогично случаю разделения на два илн большее число .каналов с несколькими прнем1гика.чн, соединенными с одной антенион, при допо.тнительнам требовании высокого уровня допустимой мощности (высокой импульсной или высокой средней мощности, нли одновременно первой и второй).

В данном параграфе приводятся некоторые соображения .по расчету и практическому использованию различных типов фильтров на большую мощность, а в последних параграфах этой главы - более подробные овеяения о наиболее распространенных типах таких фильтров.

Паразитные излучения передатчиков. Современные мощные свч передатчики обычно содержат либо м^гнетронный генератор, либо 1Клнстроннын усилитель, .тибо усилитель на ЛБВ. Каждая нэ этих ламп генерирует заметную мощность на частотах, являющихся гармониками основной частоты. Кроме того, магиетрон часто излучает и на так называемых модовых частотах, близких к иесу-щей частоте 1(рис. 15.01.1). Этн частоты возникают, когда магне-

Гармвники

Рис. 15.01.1. Типичный спектр сигналов, генерируемых магнетроном.

/ - только требуемый сягиял: 2 - паразитные сигналы, вызванные как возбуждением нежелательных типов колебаний так и другими причинами; 3 - гармоники паразитных частот; 4 -гармоника основной частоты. На рисунке не показаны составляющие иере-крестиой модуляции для каждой иэ приведенных гармоник. По оси ординат Отложен' уровень выходной мои{Носги огиосительно выходной мощности на основной частота, который принят за нул ой (О вб)

Мощность паразитных гармоник клистроиных усилителей и усилителен на ЛБВ обычно монотонно уменьшается с увеличением номера гармоники.

На рис. 15.01.2 приведена выходная мощность гармоник клнст-ронного передатчика. Эти данные получены для клистроиного усилителя непрерывных колебаний [20], но они, по-видимому, характерны также и для импульсных ламл. Вначале измерялась выходная мощность гармоник клистрона без каких-либо особых мер по уменьшению мощности гармоник, т. е. при нормальном режи.ме работы клистрона (лннии А). Затем путем регулировки напряжений иа электродах и снижения мощности возбуждения на Зйб была до предела .уменьшена вторая га.рмоника без изменения выходной мощности на основной частоте, после чего снова -измерена выходная мощ.ность гар.монн.к (линии S). В результате наблюдалось значительное улучшение (по меньшей мере на 13 дб, а в отдельных случаях и до 24 дб), свидетельствующее о том, что хорошую фильтрацию можно осуществить соответствующей регулировкой одного лишь передатчика.

Относительные уровни мощности гармоник усилителя на ЛБВ могут .превышать те же .величины для клистрона на 20 дб. iBcrpe-чаются и некоторые другие типы паразитных излучений мощных ламп; они были рассмотрены Томияэу (Tomiyasu) [21].