На средней частоте шервой полосы тропускания лина каждого резонатора, измеренная между короткозамкнутый и разомкнутым кониамн, несколько меньше четверти длины волны (она была бы точно равна четверти длины волны при отсутствии емкостной на.грузки, определяемой емкостями С! и Cj, j+i).

Если рассмотреть резонаторные линии относительно точек их присоеаинения, то окажется, что на средней частоте полосы пропускания закороченная часть каждой линии предстанляет собой параллельную индуктивность, а разомкнутая часть - .параллельную емкость. Таким образом, эта схема подобна схеме, .приведенной на рис. 8.11.1.

Схема на .рис. 8.12.1 .имеет дополнительные полосы оротуска-ння, когда длина резонаторов оказывается .приблизительно кратной нечетному числу четвертей илины .волны. Однако такие полосы пропускания могут быть подавлены, если при резонансе .в линии длина отрезка от короткозамкнутого конца до точек присоединения точно .равняется половине длины волны или некотором.у целому числу полуволи, а длина отрезка лннйи от .разомкнутого конца до точек присоединения буает точно ратной нечетному числу четвертей длины волны. При этих условиях в точках in-ри-соединения резонатора будет .нуль напряжения, что .соответствует режиму последовательного резонанса, и шоэтому сигнал окажется закороченным на землю, в отличие от тараляельно10 резонаиса, способствующего прохождению сигнала. Поскольку в точках присоединения резонатора яа частотах .посладовательното резонанса будет нуль напряжения, то емкости CJ и Cj, j+, .не окажут влияиия .на эти резонансные частоты. Рассчитывая отдельные .резонаторы так, чтобы каждый резонатор подавлял те или иные паразитные полосы пропу.скания, можно сделать .полосу запирания очень широкой.

В выражениях (8.12.1)-(8.12.3) величины Bj являются реактивными проводимостями, которые учитывают влияние емкостей Cl и Cj,.на настройку резонаторов и на параметры крутизны реактивной проводимости на средней частоте Иц .полосы пропускания. Полная реактивная .проводимость /-го резонатора в этом случае равна

В,иЛ = Уо tg [)-Уо ctg () + ~Bi (6.12.13)

где }о - во.тновая проводимость линии .резонатора;

Оц, -длина .в электрических градусах разомкнутой части резонатора на частоте мо;

бь, -длина закороченной .части резонатора на этой же частоте. Потребуем, чтобы на частоте во Bj((oo)=0. Это приведет .к равенству

=ctge,-tge, .

-414-

(8.12.14)

Для подавления полосы пропускания на частоте 3<оо или 5<оо и т. д. необходимо, .чтобы ва1=вы12 или e j=ebj/4 и т. д., как это имело место выше. После определения соотношения между Bai и Вы можно решить урнние (8.12.44) и найти для резонатора а частоте Мо общую длину в электрических градусах, которая потребуется для резонанса при наличии реактивной проводимости Bf Если Ij-длина резонатора, то

Я„/4 я/2

(8.12.15)

где Ло -длина волны в среде распространения на частоте щ.

Иопользуя выражения (8.02.1.7) и (8.02.13), определяем норм.и-рованный по отношению к Уо .параметр крутизны реактивной проводимости bf.

J 2

(8.12.16)

V cos во/ sin Вь/

На рис. 8.12.2а приведены графичеокие зависимости /j/(W4) и Oj/Уо в функции В;;/Уо для резонаторов, подавляющих полосу пропускания на частоте 3<йо, а на рис. 8.12.26-соответствующие зависимости для расчета резонаторов, подавляющих полосу пропускания на частоте 5мо.

Если необходима высокая то.чность расчета, то использование расчетных формул на .стр. 412 и графиков, приведенных на

Рис. 8.12.3. Конструкция полоснопропускающего фпльтра, показанного на рнс. 8.12.1. Чер-гоч|ш с обюиаченмеи вп показывают расположение винтов йа-лаисиой настройки. ££ -расположение виитов насгроЛки полтеы про-пускании.

вход фильтра рассчитан иа генератор с 50-амныы сопротивпеннем. Все размеры даны в jwjb

- 415 -

рис. 8.12.2, лотребует применения метода интерации. Это объясняется тем, что для точного вычисления емкостей связи С,-, j+i (и обычно С.) должна быть известна величина Bi, но, в свою очередь, для точного определения величины Bj необходимо знать емкости С], i+i и С. Однако величина В][ обычно незначительно влияет на требуемые значения емкостей связи Cj, j+i, .поэтому решение сходится быстро и не вызывает затруднений.

Вначале приближенно выбирается значение В/ и вычисляются соответствующие значения емкостей Cj, и С}. Затем с помощью найденных емкостей определяется более точное значение Bj и вычисляются значения Cj, j+i и /j/(W4), которые также должны быть достаточно точными.

На рис. 8.12.3 показана одна нз возможные кояструкдий рассматриваемого фильтра. Резонаторами являются 50-омные (Уо=0,02 -НО) .полосковые линии с прямоугольными внутреиии'ми проводниками, имеющими небольшие выступы для связи между резонаторами. Показанные расстояния между резонаторами обеспечивают достаточную развяжу между ними, что шодтаерждается иопытаниями двух- и четырехрезонаторных конструкций (16].

На рис. 8.12.4а рпредстаелена графическая зависимость емкости связи Cj, j+i от величины зазора у при различном перекрытии

W дай т етлАи

Рис. 8.12,4. График для оценки емкостей элементов связи филвтра, конструкция которого приве-теиа на рис. 8.12.3

выступов связи x. Аналогичные данные приведень на рис. Ь.12.47 для параллельной (шунтирующей на землю) емкости Cj при одном .выступе связи между /-м я (/-I- 1)-м резонаторами.

Используя графики на рис. 2.12.46, можно рассчитать .паразитную емкость Cl для /-.го сочленения (.или /-то резонатора):

q=q ,.,+c;,,+c, (8.12.17)

где С определяет добавочную параллельную реактивную проводимость, подобную параллельной проводимости для Т-сочленения в § 5.07.

Вычисления, проведенные с ЬычпщпсЧязи

использованием результатов I

измерений для двухрезонатор- г*

ного фильтра, упомянутого выше, показывают, что величину С следует принимать равной порядка -0,1 п0).

Примерное расположение референсных плоскостей для определения длин разомкнутой и короткозамкнутой частей резонатора показано на рис. 8.12,5. При определении .длины разомкнутой части необходимо ввести поправку, учитывающую краевую емкость конца линии. Как установлено, учесть эту емкость можно умеиьше-

Рпс. 8.112.5. Определение референсных плоскостей для конструлщин, показанной ка рнс. 8.12.3

инем длины laj (см. рис. 8.12,2 и 8.12.5) примерно на 1,4 мм.

При расчете двухрезонаторного фильтра, конструкция которого показана на рнс. 8.12.3, предполагалось подавление .паразитной полосы пропускания на частоте Змо, но вначале это требование не было выполнено. Причина заключается в том, .что разомкнутые и закороченные отрезки резонатора не давали короткого замыкания в точках присоединения резонатора точно иа одних и тех же частотах, как это иеобходимо для пол'ного подавления передачи. Для .коррекции их 1Взаимной расстройки были введены .балансные настроечные винты на каждом резонаторе в двух точках, показанные на рис. 8.12.3 черточками. Кроме того, прямо над участ-. ком сочленения .каждого резонатора с .выступами связи были поставлены винты для подстройки полосы пропускания. Вначале с помощью .первыж (балансных) винтов удалось получить высокое затухание вблизи частоты Зшо, а затем с помощью вторых (под-строечных) винтов проводилась настройка согласно методике, из-

) Отрицательный знак показывает, что прн пснользуемом расположении референсиы.х плоскостей для представления соч.тененпя нужно вычесть некоторую CMjiOCTb.

ш т mi ш то

f, ru

Рнс. 8.12.6. Характеристики четырехрезонаторного фильтра, показанного иа рнс. 812: а -вносимые нотери в полосе пропускания; 6 - затухание н полосе балнрания.

Сплошной линией показана эксгериментальнач характеристика; крестиками-затухание, полученное КЗ характерис1икн прототипа фич с помощью частотного преобразования по ф-ле (8.12.10),

Пунктирная линия иа уровне 40 дб показывает греде.1 измереннн затухания, определяемый itcnoib3veMoft аппаратурой

ложеиной далее в § 11.05. Так ак вииты для подстройки шолосы пропускания расположены в точке с яулевЫ'М напряжением пр-и резонансе иа частоте Это, то настройка этими винтами совершенно не влияет а бадана)ую настройку резонаторов. С другой стороны, необ,ходимо заметить, что балансная настройка должна быть проведена до настройки полосы шропускання, так как она влияет на полосу пропускания.

На рис. 8.12.6 показана экспериментальная характеристика четырехрезонаторного .фильтра, вьпполиемного в виде той же коиструкции, что и на 1рис. 8.12.3. Расчет йыл произведен с иопользо-ва1нием данныл, приведенных выше. Из рис. 8.12.6а можно видеть, что относительная ширина полосы пропускания примерно .на 10% меньше, чем ширина полосы, вычислеяиая по точкам с использованием характеристики прототипа ФНЧ (эти точки отмечены крестиками). Расхож.деиие, вероятно, объясняется шогрешностью при определении емкостей связи с ломощью графиков иа рис. 8.12.4. При желамии этот источник (погреш.ностн может быть скомпенсирован путем иапользов.ания в расчете ширины полосы ш на 10% ббльшей, чем требуется фактически.

Как видно из графика на рнс. 8.12.6а, примененное частотное преобразование для этого типа фильтра на высокочастотном участке характеристики является менее точным, -чем иа низкочастотном участке. Рассмотренный выше четырех|резонаторный .фильтр был раосч'итан так. что одна пара резонаторов использовалась для пода.вления резонанса яа частоте Зсоо. а вторая пара - для подавления резонанса на частоте 5ио, .Поскольку этн две пары, резонаторов имели высшие резонаисы .на несколько различаюшихся частотах, то можно было надеяться, что удастся обойтись без балансной настройки. Пра/ктическн же оказалось, что такая возможность осуществима только для резонанса на частоте Это, так как высокое затухание было достигнуто без балансной настройки резонаторов, нрегдназначениых для подавления этого резонанса. Вместе с тем появился небольшой провал в характеристике затухания на частоте около 3,8 Ггц (см. рис. 8.12.66). который, вероятно, легко устраним с помощью балансной настройки.

Полоса 1пропуч:ка№ия вблизи частоты 5шо не исчезла даже прн настройке балансными винтами .на резонаторах, предназначенных для ее .подавления. Эксперим.ентальное исследование .данного фильтра наводит а мысль, что указанное явлеиие .вызвано резонансными явлениями в .элементах связи. Положение осложняется тем. что резонаторы для подавления передачи на частоте 5ио были оконечными (и имеющими относительно большие емкости связн). Эту трудность, вероятно, м.ожно устранить, поместив резо-.наторы, предназначенные для подавления полосы пропускания, вблизи частоты бсоо нли выше, в середину фильтра, а резонаторы для .подавления .полосы пропускания на частоте Зюо-на eiro концах. Должно также помочь .максимально возможное укорочение выступов связи.