рвдио^ш™ ° 2 - Р Д- Я. Н. Фельда. .Советское 6. СИпе J. F., et al. Design Data for Antenna-Multicoupler Systems Final aXilTsWtSbjSsTs,.- Gets/nger W. J., Cristal E. C. and Matthaei G L Microwave Fillers and Coupling Structures, Quarterly Report 6, Part III SRI Proiect 3527 Aug 1%2) Menlo Park talifomfa

8*. Bode HW. Network Analysis and Freedback Amplifier Design, p. 335 D. Van Nostrand Co., Inc., New York City (1946). в , p ом,

n. ..° Теория и проектирование усилителей с обратной связью.

Пер. с англ.. под ред. А. А. Колосова и Л. А. Мееровгта. ИЛ, 1948. пг 1 G eniin Е. А. Communication Network, Vol. II, pp. 35 -371 John Wirley and Sons, Inc., New York City (1935). л' . Jonn

m i, . = E. G. and Matthaei G. L. A Technique for Ihe Design of апиагТшмГ' Contiguous Channels, IEEE Trans. PTGMTT-12, pp. 81-93

Глава 17

ФИЛЬТРЫ свч с МЕХАНИЧЕСКОЙ и МАГНИТНОЙ ПЕРЕСТРОЙКОЙ

17.01. Введение

в .настоящей главе рассматриваются, главным образом, полоснопропускающие фильтры, которые можио -использовать в качестве преселекторов приемников; однако некоторое внимание будет уделено н полоснозапирающям фильтрам с магнитной шерестрой-кой. Несмотря на существование ряда шростых способов смещения резонансной частоты резонаторов фильтра, задача перестройки значительно усложняется, когда необходимо обеспечить постоянство полосы пропускания н формы характеристики фнльтра (см. § 17.02). Поэтому прн выводе н обсуждении расчетных соотношений основное виимаине уделяется их применению к фильтрам, сохраняющим прн перестройке неизменными форму характеристики н полосу пропускаиня. Большим пренмущество.ч является то обстоятельство, что резонаторы фильтров с магнитной перестройкой уже по самой своей природе отличаются способностью сохранять при перестройке срйвиительно постоянную полосу пропускания, хотя форма характеристики фпльтра при этом меняется.

На рис. 17.01.1 показаны два тнпа фильтров с механической перестройкой, которые, ,а частности, рассматриваются в данной главе. В фильтре, шриведеином на рис. 17.01.1а, используются коаксиальные резонаторы, перестраиваемые путем плавного вдвигания и выдвигания их внутренних проводников. Фильтр, приведенный на рнс. 17.01.16, перестраивается перемещением одной нз стенок каждого- из объемных резонаторов. Надлежащий выбор расположения отверстий и петель связи делает полосу пропускаиня и- форму характеристики фильтров более постоянными прн перестройке. Этот вопрос рассматривается в §§ 17.03 и 17.04.

Некоторые материалы, в которых наблюдается явление ферромагнитного резонанса, обладают высокой добротностью: помещая их в полосковую, коаксиальную нлн волиоводиую структуру, - 411 -

легко обеспечить вход и выход устройства. Сдвиг резонаисиой частоты таких ферромагнитных резонаторов осуществляется измеиеипем постоянного магнитного поля смещения (подматничиваю-щего поля). Таким образом, резонаторы данного типа можно пе-

Диафрагмы cSiau

Сепротйгение

линии Я/f

Рнс 17.01.1. Схемы коаксиального (а) и волноводного (б) полоснопропускающих фильтров с механической перестройкой

рестранвать электрическим способом, поместив фильтр в постоянное поле электромагнита и затем изменяя ток в его обмотке.

В § 17.05 описываются общие свойства ферромагнитных резонаторов, важные с точки зрения их использования в фильтрах свч, а в § 17.06 - способы определения кристаллических осей ферромагнитных резонаторов. Эта проблема Весьма важна на практике, поскольку ориентация кристаллических осей материала относнтельно постоянного магнитного поля смещения влияет на резонансную частоту ферромагнитного резонатора.

На рис. 17.01.2 представлены несколько конструкций фильтров с магннтион перестройкой, рассматриваемых в §§ 17.07-17.09. В конструкции на рис. 17.01.2а используются входная и выходная полосковые линин, связанные между собой лишь небольшой щелью в разделяющей их сгекке, расположенной вблизи короткозамкнутых концов этих линий. Связь между линиями в отсут-- 412 -

ствие ферромагнитных резонаторов незначительна. Однако, если в систему вставить ферромагнитные резонаторы, например сферы из монокристалла иттриево-железистого граната (ИЖ1), как показано на рисунке, и приложить правильно выбранное постоянное магнитное поле смещения Н . то наблюдается хорошая пе-

А /

.чччччЛ.ччччу 1 чЧЧЧЧУЛЧУ,-;;

ттроечюй стертени

Ч<ЧЧ

,чччччч1!ччччччччЧчч'

Резонаторы

Рис. 17,01.2. Схемы полоскового и волноводного полоснопропускающих фильтров с магнитпоЁ перестройкой, в которых используются сферические ферромагнитные резонаторы:

а - полосковая двухреэонаторная конструкция; б - полосковая трехрезонагарная конструкция; в - волиоводный двухрезоиаторный фильтр. / - ступенчатые трянсформаторы между ствидартиым волио-водоы и волноводам с уменьшенной высотой-, i - осевая свизы-вающая щель в общей стеике волноводов

редача от одной молосковой линии к другой. Такая конструкпия дает характеристику двухрезонаторного фильтра, а конструкция на рнс. 17.01.26 - трехрезонаториого. Волиоводный двухреэона-торный филкгр показан на рис. 17.01.2e.

На рис. I7.0I.3 приведена схема направленного фильтра с магнитной перестройкой. В принципе он очень сходен с нолноводными на1правленными фильтрами, описанными в § 14.02, за исключемнем того, что используемые в последних электромагнитные резонаторы - 413 -

ИЖГ Сфера

Щпаштый тртсформатар

\Нв ИЖГареры

Рис. 17.01.3. Схем? направленного фильтра-ниркулнтора с магиитаой перестройкой

отлнчне: в результате невзанмных свойств ферромагнитньг.\ резонаторов он при резонансе обладает в одно н то же время и свойствами циркуля-юра, н свойствами направленного фильтра. Так. при резонансе энергия, входящая, например, через плечо t, пройдет к плечу 4, а энергия, входящая со стороны плеча 4, - к плечу 3 (фнльтры, показанные на рнс. 17.01.2, такой особенности не имеют). Направленные фильтры этого типа рассматриваются в § 17.10.

Полоснозапирающие фильтры с магнитной перестройкой также предстатляют практический интерес. Одной нз возможных разно-- 414 -

видиостей их является фильтр на полосковой линии, показанный на рнс. 17.01.4. В нем используются трн ИЖГ-реэоиатора, размещенные между внутренним полосковым проводником и одной из наружных пластин линии. Такой фильтр можно рассчитать иа уз-

ШГ сферы

Пшатвый .

Рис. 17.01.4. Схема полоскового полоснозапирающего фильтра с магнитной перестройкой

кую полосу запирания, сдвигаемую по оси частот путем изменения магнитного поля смещения. Полоснозапирающие фильтры с магнитной перестройкой описаны в § 17.11.

На первый взгляд могла бы показаться заманчивой идея перестройки свч резонаторов при помощи либо диодов с переменной емкостью, либо ферроэлектрнческих материалов. Однако указанные варианты в этой главе ие рассматриваются, поскольку ко времени написания ннги добротности имеющихся в распоряжении варакторных диодов и ферроэлектрнческих материалов еще были надостаточно высоки в диапазоне свч. Таким образом, использование их не позволяет пока получить вполне удовлетворительные способы электрической перестройки резонаторов свч фнльтра.

17.02. Теория идеальных перестраиваемых полоснопропускающих фильтров

Почти любой фильтр можно перестраивать или изменяя длины резонаторов, или вводя в них переменные емкостные нлн индуктивные элемеиты того или иного вида Однако, если, помимо способов перестройки резонаторов, рассмотреть некоторые соображения иного характера, то можно показать, что не все типы фильтровых структур допустимо использовать в качестве перестраиваемых фильтров. В общем случае, как уже отмечалось выше, желательно, чтобы характеристика фильтра при перестройке оставалась более или менее постоянной. В противном случае может получиться, что фильтр на одном конце диапазона перестройки будет иметь хорошую чебышевскую характеристику, а на другом конце характеристика будет отличаться От чебышевской (и, возможно, будут иметь место заметные потери на отражение в полосе пропускания) и ширина полосы тоже изменится.