ной добротности, равной 60 на средней частоте диапазона, учитывая требования небольшого изменения функции от частоты,

рассмотрим эти функции для значений р=10 при а = 0,2 и а=0,655 (см. рис. 2.21).

Выберем а=0,655 для получения удобной конструкции вч входов резонатора. Для наименьшего изменения полосы пропускания резонатора при его перестройке Хо следует выбирать в области максимума функции . Однако в данном примере для получения

более компактной конструкции резонатора (за счет уменьшения длины резонаторов) величину Xq выберем несколько меньше опти-М1алвн10П0 31иаче1ния. Для этого щамвм 4=26 (Мм, /3=17 imim (абоэна-чения размеров резонатора см. на рис. 2.20).

Значения хо для заданного частотного диаиаЗша меняются з

пределах 0,845-1,06, а величина принимает значения от 60

до 70, т. е. меняется примерно на 17%. Следовательно, изменение П1ОЛ1ОСЫ гаропуакания резонатора в заданном частотном диашазоне также будет составлять 17%, что удовлетворяет заданным требованиям.

Остальные размеры резонатора - диаметр внешнего проводника коаксиальной линии и диаметр центрального стержня - выбираются из условия компромисса между габаритами резонатора и потерями энергии в нем. В результате получаем следующие конструктивные размеры резонатора (обозначения размеров см. на рис. 2.20):

D = 40 мм - виутреииий диаметр виешиего проводника коаксиальной линии;

£) = 10 мм - диаметр внутреннего проводника коаксиальной линии;

h - 40-i-52 мм - длина коаксиальной лииии иад емкостным диском; /о = 26 мм - расстояние от диска до диа резонатора; la = 17 мм - расстояние от питающей лииии до диа резонатора;

/г = 2 мм - расстояние от питающей линии до емкостного диска.

Конструкция

Конструкция фильтра приведена на рис. 2.30. В корпусе 4 имеются два цилиндрических объема, которые вместе с центральными стержнями 5 образуют коаксиальные резонаторы. В корпусе установлены стаканы 3. Шунтирующая емкость образуется между дном стакана и диском центрального стержня 5.

Перестройка резонатора производится изменением длины центрального стержня, что осуществляется при помощи выдвижного стержня 6. Надежный контакт между неподвижным стержнем 5 и выдвижным стержнем 6 обеспечивается с помощью бесконтактного соединения (ловушки), состоящей из двух четвертьволновых отрез-70

ков, которые составляют полуволновую линию, закороченную на конце. Входное сапротивлевие такой линии близко к нулю, что обеспечивает надежный контакт между стержня1ми.

Фильтр может быть настроен на лк>бую частоту j указанного диаиааояа путем плавной пересцройки. Она осуществляется следующим образом. Выдвижные стержни 6, гароходящие внутри центральных стержней 5, укреплены в вырезах крон- штейна 2 через пибкие стальные стержни 1 и могут перемещаться вместе с кронштейном. Поступательное движение кронштейну сообщается гари помощи резыбо-вого соединения. Вращение Рис em Паресттаиваемыи коаксиальный пси 7 огитествляется nv4- уитирующеи емкостью:

ОСИ / ОСуЩеСТВЛЯеГСЯ руЧ рцд; 2 - кронштейн; З - стакан; 4 - коркой 8. Для устранения Вра- пус; 5 - центральный стержень; в - стержень;

щательного момента крон- ь; -ру-; линия связи штейна относительно иро-

дольной ОСИ в конструкции предусмотрен направляющий штифт, запреосованный в корпусе фильтра. Связь мелду резонаторами осуществляется посредством четвертьволновой линии связи 9.

Сравнение расчетных и экспериментальных значений нагруженных добротностей отдельных резонаторов фильтра, приведенных в табл. 2.2, показывает, что расхождение между ними не превышает 20%.

Основные параметры двухзвенного фильтра приведены в табл. 2.3.

Таблица 2.2

Таблица 2.3

2.7. МЕХАНИЗМ ТОЧНОЙ ПЕРЕСТРОЙКИ МНОГОЗВЕННОГО ФИЛЬТРА

В заключение главы приводим описание простой конструкции механизма, обеспечивающего высокую точность перестройки многозвенных фильтров, у которых оси перестраивающих штоков движутся поступательно и расположены симметрично относительно оси механизма. Простота конструкции и высокая точность механизма обусловлены тем, что приводной механизм совершает одновременно поступательное и вращательное движение, и тем, что настроечные элементы установлены непосредственно на приводном механизме.

Принципиальная схема механизма перестройки четырехзвенного фильтра на 50 фиксированных волн приведена на рис. 2.31.

Механизм состоит из диска / с направляющей, расположенной в корпусе фильтра 7. С торца направляющая имеет внутреннюю резьбу, а на боковой поверхности направляющей расположен винтовой паз 6, по которому скользит опора с роликом 5, закрепленным неподвижно. Диск / расположен над штоками 4 перестройки звеньев фильтра и имеет четыре группы настроечных винтов 2 (по числу звеньев фильтра). Шток перестройки фильтра пружиной поджимается к настроечным винтам и заканчивается качающейся планкой 3. Для уменьшения трения при вращении оси планки могут быть использованы подшипники качения. Ось планки проходит через плоскость планки, которой она соприкасается с настроечными винтами. Направляющая перемещается винтом S. имеющим зубчатое коЛ1есо фиксатора 9. Фимсаищя щршэводится роликом 10 с щру-жиной и. Пружина И работает на сжатие и скручивание, прижимая направляющую к опоре 5.

При вращении винта 8 диск / с настроечными винтами 2 совершает поступательное движение, перестраивая фильтр в рабочем диапазоне частот. При поступательном движении направляющей, опора с роликом 5 скользит по пазу в, сообщая диску / вращательное движение. В процессе перестройки фильтра его звенья подстраиваются регулировочны.ми винтами 2. Поскольку настроечные винты выбирают неточность и нелинейность характеристик элементов перестройки, перепад между соседними настроечными винтами невелик. Описываемая конструкция позволяет вести настройку фильтра только на опорных волнах.

При настройке на опорные волны настроечный винт упирается в центр планки 3. На промежуточных волнах (между опорными) планка 3 опирается на два настроечных винта. При повороте диска настроечные винты скользят по плоскости планки, перемещая штоки. Это праисход1ит до тех тор, пока ось штока ие совместится с осью следующего винта. Линейность перемещения штока достигается только при точечном касании настроечным винтом планки и расположением оси вращения планки в плоскости планки. В этом случае ее поворот при переходе к опоре на два винта не исказит ли-

нейиость погружения штока при адращенаи диска. Однако в .реальной конслрукцим кйоание настроечным В(ИНТ0М плоскости планки происходит с помощью шарика, запреооованиого в наотроеч-ный винт и имеющего конечный диаметр, Кроме того, для упрощения конструкции ось планки может не совпадать с ее плоскостью. Эти две причины приводят к отклонению от линейности в пе-

Рис. 2.31. Механизм перестройки:

/ - диск- 2 - настроечный виит; 3 -качаю-

1Г 1о йлазТ -Аос; ?-виГГ Рис 2.32. К оценке точности меха-

фиксатор; /О -ролик; -пружина ИИЗма перестройки

ремещении штоков при наклоне планки в процессе настройки ра рабочие волны в промежутках между опорными. Оценим эту погрешность.

При повороте планки вокруг своей оси поверхность планки тп (рис. 2.32) обкатывается по поверхности шарика и вызывает перемещение штока. Это перемещение и есть погрешность в движении штока, которая обусловливает нелинейность его движения. Введем обозначения: Н - погрешность хода штока; h - разность установки настроечных винтов; Ai - расстояние между настроечными винтами; R - радиус шарика настроечного винта; t - величина смещения оои планки от ее поверхности.

Погрешность в движении штока Ян за счет конечного радиуса шарика равна отрезку 1-2:

Ня = ---R.

cos а

где a=arctg -.

Полрешность Ht от нескдашадения йои плаики с ее тавархиостью равна отрезку 1-3:

cos а

Суммарная погрешность:

cos а

(R + t).

Например, в конструкции механизма, принципиальная схема которого показана на рис. 2.31,/i=0,6 мм, Ai = 6,5 MM,i? = l мм, /=1,5 мм. При этих размерах погрешность в движении штока составляет 10 мк. Зная эту погрешность, можно по градуировочной кривой определить возможное смещение частотных Х1арактери1стик на волнах между опорными.

Глава

Перестраиваемые вблноводные фильтры свч

3.1. СПОСОБЫ ПОСТРОЕНИЯ И ПЕРЕСТРОЙКИ РЕЗОНАТОРОВ ВОЛНОВОДНЫХ ФИЛЬТРОВ

Среди возможных конструктивных вариантов многозвенных волноводных фильтров наиболее просто реализуется фильтр на стандартном прямоугольном волноводе. Звено фильтра, или резонатор, представляет собой отрезок прямоугольного волновода, ограниченный двумя реактивностя.ми, расположенными на определенном расстоянии друг от друга.

В качестве реактивностей используются индуктивные и емкостные диафрагмы. Звено фильтра может быть выполнено в трех вариантах:

1) из отрезка волновода с двумя индуктивными реактивностями;

2) из отрезка волновода с двумя емкостными реактивностями;

3) из отрезка волновода с одной индуктивной, а другой емкостной реактивностями.

Для простоты дальнейшего изложения назовем первый тип звена и соответственно фильтр, выполненный из таких звеньев, индуктивным, второй тип - емкостным и третий тип - индуктивно-емкостным.

Свойства перестраиваемых многозвенных фильтров зависят от типа резонатора и способа его перестройки. Поэтому рассмотрение начнем с общих свойств перестраиваемого звена фильтра.

Образование объемного резонатора из двух реактивностей ib прямоугольном волноводе можно пояснить с помощью круговой диапраммы полных проводимостей [43]. Рассмотрим в качестве примера индуктивны! резонатор с нормированными реактивными проводимостями 1/1 = 1/2 = -i2. Приближенная

эквивалентная схема такого резонатора при- Приближенная , т> у экетвалвнтаая схема шл-

ведена на рис. 3.1. Из-за наличия реактивной оводного индуктивного

шроводимости г/2 в регулярном волноводе, с резонатора