200 150

If 50

Ois Я81.0 1,1 Ш 1,6 1,8 ifi 2X г,! г,б Хо

0,2 Ofi 0,6 0.8 1,0 1,г Ifi 1,6 1,8 2,0 2,2 2,4 2,6 2.8 W

0,1 0,4 0.6 0,8 1,0 11 Ц 1,6 Ifi 2,0 2,1 1,4 2,6 Xn

Рис. 2.21. Зависимость - резонатора с шунтирующей емкостью от ха:

-0=0.8; Р=5; 2-0=0.4; B=S; 5-e=0,2; 8 = 5; 4-о = =. г = Р=35Гй-а=0.2; pjo; 7 - о = 1;

10; i>-a=0,9; р=40; /о-а=0,6; р=40;

P=i60; -=l; Л-а=0,3, В=4

ОСНОВНОЙ линией, существует максимум. Например, при р = 5; а = 0,2 кривая - достигает максимума при Ло= 1,2. При этом =

Ха омакс

= 270; Q = 320. При (5 = 5; а = 0,4 кривая достигает максиму-

ма при 0=1,35, причем =60; Q = 80. Изменение частоты

*о макс

на 14% соответствует уменьшению полосы пропускания на 5%.

Фильтр с сосредоточенной емкостью удобен тем, что изменение емкости в широких пределах осушествляется легко, что позволяет просто менять добротность.

2.4. ЧЕТВЕРТЬВОЛНОВЫЙ РЕЗОНАТОР,

ПЕРЕСТРАИВАЕМЫЙ КОНЦЕВОЙ ЕМКОСТЬЮ

На рис. 2.22 показана эквивалентная схема четвертьволнового резонатора с кондуктивной связью, нагруженного концевой емкостью и перестраиваемого изменением этой емкости.

Нагруженная добротность резонатора определяется по методике, которая описана в § 2.2. Найдем проводимость разомкнутого и короткозамкнутого шлейфов. Проводимость разомкнутого шлейфа

Р(ИС. 2.22. (Резонатор, нагруженный сосредоточенной емкостью: л) схема; б) эквивалентная схема

I2, нагруженного емкостью, на входе подводящей линии запишется следующим образом:

(/о1 -(oCtgWa

(2.17)

Проводимость короткозамкнутого шлейфа /з на входе подводящей линии

y-iyoikk. (2.18)

Подставляя суммарную входную проводимость (Увх=У1+У2) в ф-лу (2.1) и произведя дифференцирование, получим выражение для нагруженной добротности резонатора:

(l+tgA /actgfeo/3) (-

Wo C\

sin kplo У01 /

(2.19)

Уо 1 - ctgVotgMz

где /о=4+/з. Условие резонанса - это равенство проводимостей разомкнутого шлейфа длиной iz, нагруженного емкостью С, и короткозамкнутого шлейфа в месте подключения к основной линии:

1/1=1/2. Преобразуя условие резонанса С + yoiigkok ctgfeois. полу-

Уо1 - WoC tg koh

< oC = i/oictgAro(/2 + /8). (2.20)

Из ур-ния (2.20) так же, как и во всех других ранее рассмотренных случаях, видно, что резонансная частота системы не зависит от места подключения основной линии, а зависит только от длины k и емкости С.

На рис. 2.23 приведена заВИсимость величины перестраиваемой емкости при резонансе mC/yoi от параметра дго. Поль-

Рис. 2.23, Зависимость емкости при резонансе от Хо для резонатора, нагруженного емкостью

0,1Ж 0,2Ж

0,дЛ

зуясь графиком, можно определить размеры резонатора. Задавшись общей длиной резонатора 4 можно определить величину сосредоточенной емкости С при задан-

0,1П

о,гж

о/иг

ной частоте и наоборот.

На рис. 2.24 щрейставле-яы к!р1И1вые завиоимости нагруженной дабротности от параметра дго. При фиюсиро-ванной длине резонатора U napaiMerp JCo nipапорционалей частоте. Как (видно из рисунка, ширина полосы пропускания этого резонатора, ка1к и резонатора, (перестраиваемого путем изменения длины центрального стержня, резко уменьшается при перестройке на низкие часто-гы. Поэтому четвертьволновые резонаторы с кондуктивной связью, перестраиваемые емкостью, применяются только при небольших диапазонах перестройки (до 10-15%).

2.5. МАЛОГАБАРИТНЫЙ МНОГОЗВЕННЫЙ ФИЛЬТР, ПЕРЕСТРАИВАЕМЫЙ ЕМКОСТЬЮ

Схема резонато1>а

Фильтр выполнен из четвертьволновых резонаторов, перестраиваемых емкостью. Схема резонатора показана на рис. 2.25. Четвертьволновый резонатор состоит из короткозамкнутого и разомкнутого шлейфов. Для уменьшения длины резонатора

Рис. 2.24. Зависимость добротности резонатора, нагруженного емкостью, от х: /-0=0,5; 2-06=0,3; 3-0=0,2; 4- 0=0,15; 5-а= =0,1; 5-0=0,09; 7-0=0,08

Рис. 2.25. Малогабаритный резонатор:

J - подвижная емкостная втулка; 3 центральный стержень; 3 - коаксиальные линии

разомкнутый шлейф свернут таки* образом, что 01бравует систему из дву(Х последавательно соединенных коаксиальных линий 3, конструктивно входящих одна в другую.

Переманная ем1кость образуется подвижной втулкой /, которая перемещается вдоль внутреннего центрального Стержня 2. На верхней частоте диапазона перестройки втулка полностью выведена из полости резонато(ра и оконечная емкость равна нулю. Длина резонатора

: h = k + k + h. (2.21)

Ее велич1ина определяется на верхней частоте диапазона перестройки. На нижней частоте диапазона втулка вводится в резонатор на величину хода /, емкость при этом максимальна. Длина резонатора на нижней частоте для данной конструкции емкости уменьшается на величину хода втулки и определяется по формуле

lo==lx + {k-l) + l3. (2.22)

В дециметровом диапазоне волн для получения достаточной точности при перестройке в (10-15)% полосе частот величину хода выбирают равной примерно 5-10% от общей длины резонатора.

Расчет фильтра

Рассчитаем фильтр, имеющий следующие характеристики:

- 480530 МГц

- не менее 2,5 МГц

диапазон перестройки

ширина полосы пропускания по уровню коэффициента бегущей волны 0,75 затухание, вносимое фильтром при расстройке от средней частоты на 70 МГц потери в полосе пррпускаиия волновое сопротивление подводящих линий

- не менее 40 дБ

- не более 1,5 дБ

- Wo = 75 Ом

Расчет фильтра складывается из следующих основных этапов:

1. Выбор формы частотной характеристики и определение количества звеньев для обеспечения заданных требований.

2. Определение величины добротности отдельных звеньев.

3. Конструктивный расчет фильтра.

1. Выбираем чебышевскую форму частотной характеристики. Добротность фильтра с перестройкой, емкостью увеличивается при его перестройке на нижние частоты (см. рис. 2.24). Поэтому необходимо, задавшись величиной полосы пропускания на нижней частоте, определить величину добротности на нижней и верхней часто-

тах диапазона перестройки. Далее расчет вести на верхней частоте диапазона перестройки (см. главу 1). Примем для расчета с некоторым запасом полосу пропускания на нижней частоте диапазона перестройки А/п = 3 МГц. Определяем полосу пропускания Д/в на верхней частоте.

Нз рис. 2.24 находим, что для 10% полосы перестройки частот пая переменная Хо изменяется в пределах от д:о=0,5я на верхней частоте (/0 = 0,25 >в) и до д:о=0,45я на нижней частоте. В этом диапазоне ширина полосы пропускания изменяется примерно на 33%. Тогда А/в=4 МГц.

Подставив исходные параметры фильтра в ф-лы (1.14) - (1.16), получим п = 1,75 или, округляя до большего целого числа, /г = 2.

2. Величины добротностей звеньев фильтра [1; 4]

Qi, = q23 = 49.

Графики рис. 2.24 показывают, что для значений a = 0,l-0,08 при изменении Хо от 0,5я до 0,45я добротность изменяется примерно на 20%. Тогда добротность звеньев на нижней частоте будет равна

qib = Qan = 59.

3. Определим конструктивные размеры фильтра.

Длина резонатора определяется на верхней частоте диапазона

Zes = = 14,15 см.

Волновое сопротивление шлейфов, как показал опыт конструирования таких фильтров, рекомендуется выбирать не менее 30 Ом. Для данного случая выберем волновое сопротивление шлейфов равным

Wot = 35 Ом. Тогда параметр б = - =

Длина короткозамкнутого формулой:

/3 = 0/0.

Для определения величины а, обратимся к графикам рис. 2.24. Графики построены для параметра 6=1. Поэтому сначала находим величину

Овыс. J9 22.6, в 2,15

Это соответствует величине а = 0,085. Тогда длина короткозамкнутого шлейфа /з=0,085-14,15 = 2,21 см. Диаметр резонатора выбирается с учетом конструктивных и электрических требований. Выбираем внутренний диаметр внешнего проводника коаксиальной линии Da, равным 38 мм, а диаметр центрального стержня равным 21 мм. При таким размерах 101 = 35 Ом.

= 2.15.

шлейфа определяется следующей