последовательными резонаторами, схема которого приведена на рис. 8.02.5. Выражения (8.06.6) -(8.06.8) для .преобразования ФНЧ в ППФ волководного типа являются таким1и же, как выражения (8.05.7) - (8.05.9) для фвльтра с последовательной емкостной связью, еслн оба преобразования выражаются через длину волны в волноводе. Однако длина волны в волноводе зависит от частоты иначе, чем длина волны в структурах с колебаниями типа ТЕМ, поэтому для этнх двух типов фильтров частотные xa.pajKTe-ристики будут несколько отличаться. В частности, фильтр волноводиого типа имеет более узкую частотную полосу пропускания для заданного днашазона длин волн в линии передачи, так как длина волны для колебаний, отличающихся от типа ТЕдМ, изме няется более быстро.

Если предпол.ож.ить, что в волноводе распространяются только колеба.ння типа ТЕю, а все колебания высших типов отсутствуют, то методика применения выражений (8.06.1) - (8.06.8) окажется очень схожей с методикой применения выражений (8.05.1) - (8.05.9).

На рис. 8.06.2а, б, в приведены данные из работы .Маркувн-ца [13] для случая, когда связь осуществляется с помощью индуктивной диафрагмы нли индуктивного штыря. Графики реактивных сопротизлеиий относятся к экзиналентной цепи, показаивой яа рис. 8.0о.2г. Так как для оче.нь тонкой диафрагмы XafaO, то могут быть использованы выражения (8.06.4) и (8.06.5), выведенные для случая простой параллельной сосредоточенной индуктивной не однородности.

При осуществлении связи с помощью ивиуктивного штыря (илн толстой диафрагмы) реактивным сопротивлением Ха уже пренебречь нельзя, н эта величниа должна учитываться в .расчете следующим образом. Вначале рассчитываются с помощью выра женин (8.06.1)-(8.06.3) требуемые нормированные значения лараметров инверторов Kj, j+i/2o. Затем, используя данные на рнс. 8.06.2в вместе с формулами в первой графе табл. 8.03.1, строят зависимость величин KlZa и ф в функции rf/a для требуемой средней длины волны в волноводе Xgo, соответствующей длине плоской волны в свобедном пространстве ?ц) и ширине прямоугольного волновода а. Из этого графика могут быть найдены диаметры стержней, определяющие отношения Kj. i+ito, а также соответствующие величины ipj. ж- Далее так же, как для фильтра на рис. 8.05.1, определяется электрическое расстояние между центрами штырей на каждом конце ;-то резонатора нз выражения

(8.06.9)

За исключением, возможно, случая больших штырей, величина ipj, j+i должна быть отрицательной. Расстояние между центрами - 384 -

§ S S §.

штырей для /-то резонатора определяется выражением

Ij . (8.06.10)

Эта методика дает достаточно вы1Сокую томность в случае, есл-н относительная ширина полосы пропускания , определенная через длину волны в волноводе [см. выражение (8.06.7)], равна 20% (2]. С увеличением полосы пропускания выше 20% точ1НОсть расчета уменьшается.

Аналогично гаолосковому фильтру, рассмотреиному в § 8.05, этот волиоводный фильтр будет иметь для колебаний типа ТЕю вторую полосу пропускания. Средняя частота ее соответствует длине волны ?кб=Яео/2 и будет немного меньше, чем 2<оо, из-за того, чго kg и .j. j-n изменяются с частотой. Как и ранее, максимальное затухание между первой и второй Еолосамн пропускания для колебаний типа ТЕщ прн данной .ширине волновода а может быть оценено с помощью выражения

(LA)usB~me [,у . ,у -ту-г]-(п I-1)3,53-6,02, дб.

LUoiUJ [-1 i (8.06.11)

где величины Xj,j+,/Zq определяются ino известным K},i+ilZ(, с помощью выражения (8.06.4). Выражение (8.06.11) дуально выражению (8.05.10); некоторые замечания относительно его применения приведены в конце § 8.05.

Затуха.иие вол1НОЕод.иого фильтра, представлениото на рис. 8.06.1, томно также, как и фильтра, рассмотренного в § 8.05, монотонно увеличивается с уменьшением частоты, иачнная от нижней граничной шолосы тропускаиия. При этом, затухание в ннж.ней полосе запирания стремится к бесконечности при cj--O, что обусловлено влиянием диафрагм и существованием критичеокой длины волны в волноводе.

Следует отметить, что приведенное выше рассуждение иредпо-лагает существование только колебаний типа ТЕю. Если же имеются цругне типы колебаний (что, вероятно, может слутчнться яа частотах .выше частоты ыо в 1,5 илн более раз), то возможно очень сильное мокаженне характеристики. Это нскажен-ие возникает вследствие того, что илины волн в волноводе для колебаний высшего порядка отличаются от длины волны в волноводе для колебания типа ТЕо. В .результате полосы запирания и пропускания для колебаний высшего Порядка окажутся совсем на иных частотах, .чем в случае колебаний типа ТЕщ. Таким образом, необхо-лимо помнить о 1в03мож.н0м ВЛ1ИЯ.нии колебаний высшего порядка, когда используется данный илн любой другой тнп волноводного фильтра.

Для иллюстрации различия .межиу проектированием полоскового и волноводвого фильтров рассмотрим пример расчета волновод-

ного фильтра, который тесно связан с примером расчета полоскового фильтра .в § 8.05.

Предположим, что требуется рассчитать фильтр с .чебьшевюкой характеристикой при величине пульсац'ий затухания 0,5 дб в полосе прошускання от /i=3,047 Ггц до i/2=3,157 Ггц. Затухание на частотах / =2,7.86 Ггц и /ь =3,326 Г гц должно быть не меньше 30 дб. Преднолэгается также, что необходимо .иапользовать волновод типа WR-284. Ниже приведена сводка вычисленных данных.

а) Волновод типа WR-84; ширина а = 72,.14 мм; высота Ь= =34,04 .км:

I (0.003335,)s-(-j

где а - ъ мм. а / - в Ггц;

/, = 3,047 Ггц; = 13,452 см; /j = 3,l57 Ггц; Я^г= 12,511 см;

/j = 5 l± = 13,03 (/о = 3,1 Ггц);

ко (длина плоской волны иа частоте /о) =9,6698 см;

/ = 2,786 Ггц; Я, = 16,157 ел; f = 3,326 Ггц; к^ =11.542 см.

б) Исполвзля данные п. а), получаем:

kti-hi 0,0645;

Проверка:

W = = 0,0355. /о

W. (bisYw = (-iM?, 0,0355 = 0,0645;

для / = / = 2,786 Ггц \ = >g и -=-7.45;

д.1Я / = /,= 3,326 Ггц \ = \ь -=3,55;

Из рис. 4.03.4г для величины пульсаций 0.5 дб и п=3 получаем: для/=/ (и7о.;=7,5) и = 5одб; для /=/г,(ш7ш, 1 =3.55) t.4 = 35 дб.

З* - 387 -

в) При п=3 и соответствующей величине пульсаций 0,5 дб параметры чебышевского прототипа согласно табл. 4.05.2 равны: fio=l. 1=1,5963, g=\.m7. 3=1.6963, 4=1,0000 и и,.= 1. Для ЭТИХ параметров вычисляем;

= 1/-iL = = 0,252;

30,0769;

2ш, /g,gj Z

I-1+1

= = 0,0774;

= = 0,269: г„ z.

Jfji kicX 0,269-130,3 4g6.

Z Z Z о 72,14

X in Xj. g, 0.0774.130.3 p Z Z a 72.14

Из рнс. 8.06.2 при o/?j,= 72,14/96,698 =0,746 получавши для Xoi и Хз4 d/a = 0,37 и d= 26,67 мм;] для Хи и ф<1=0,22 и d= 15,855.л<л. г) Наконец, лспользуя данные п. п.а) н в), вычисляем:

6i= л--

arclg- V- -farctg

Zo - Z.

(Ii = (i,= 2,8l9 pad; 0=2,989 pad. Расстояние между диафрагмами:

/j=/3 = 58,4708 мм; 2л

.62,0014 лик.

В п а) приведенной сводки вычисляются длины волн в волноводе для различных частот, а в п. б)-относительная ширина полосы пропускания , выраженная через длины волн в волноводе и относительная ширина полосы пропускания w={]i.-U)IW выраженная через частоты. При этом оказывается, что Wy приблизительно в два раза больше ш Там же вычисляются нормированные частоты прототипа ш'/ш, соответствующие частотам f. - 388 -

и ]ь волиеводного фнльтра, и определяется затухание нз графика на рнс. 4.03.4г. Следует отметить, что в данном примере относительная ширина полосы пропускания ш^ =0,0645 точно соответствует ширине полосы ш=0,0645 в примере § 8.05. Отношения J.gc/?ijo = 5.130/6,361=0,806 н 8o/A.gb = 5,130/4,544= 1,129 также равны отношениям /o/fo=2,5/3,l =0,806 и ь о=3,5/3,1 = 1,129 в указанном примере. Как моЙ^но видеть, соответствующие затухання для этнх отношений также одинаковы в обоих примерах. Действительно, характеристика рассмотренного здесь волноводиого фнльтра, построенная в ф>нкции отношения Xgolkg. как нормированной частотной переменной, совершенно идентична характеристике, построенной в функции fjio для фнльтра в примере § 8.05. Однако характеристика того же волноводиого фильтра, построенная в функции /ц будет значительно отличаться от характеристики фильтра в примере § 8.05.

Проведенные вычисления показывают, что при л=3 достигается требуемая крутизна характеристики и затухание на частотах /о м jb превышает 30 дб.

В п. в) произведен расчет размеров диафрагм связи с использованием графика на рнс. 8.06.2, а в п. г) определены расстоянич между диафрагмами.

Графики на рис. 8.06.2 построены для тонких диафрагм, и еслн толщина диафрагмы, допустим, составляет 0,4 мм, то ошибка из-за пренебрежения толщиной в большинстве случаев будет незначительной, так как в основном влияние толщины сказывается иа резэнансной частоте резонаторов. Пока еще не существует расчетных соотношений для точ.ного учета толщины диафрагм, имеющих фсрмх, показанную на рис. 8.06.2, прн больших размерах отверстия, как это требуется в да.нном фильтре. В рекомендуемой здесь методике расчета предлагается производить измерение длин резонаторов 1\, h и k от средней линии одной диафрагмы до средней ЛИВИИ другой. Это приводит к несколько более высоким резонансным частотам резонаторов, чем требуемые, но они могут быть уменьшены до нужного значения с помощью подсгроечных JHHTOB U путем использования метода попеременного короткого замыкания и .холостого хода, рассмотренного в § 11.05.

Еслн необходимо провести уточненный расчет, чтобы не прибегать к подстроечным винтам, то для точного определения размеров диафрагм и точной настройки резонаторов рекомендуется применять методику одиночного илн попарного испытания резонаторов, изложенную в §§ 11.03-11,05.

Максимальное затуха/кне (La)usb между первой и второй полосами пропускания будет примерно 54 дб. т. е. такое же, как а примере § 8.05. Однако следует подчеркнуть, что это справедливо лишь в том сл\ чае, когда существуют колебания только одного типа ТЕщ. 14°-I - 389 -