Главная
>
Фильтры гармоник отражательнопоглащающие при (небольших шогружениях штыря (до - =0,25). При - >0,25 решение по ф-ле (3.61) дает слишком большое расхождение с эк--спериментом и требует уточнения. Второе приближение. Обратимся снова к ф-ле (3.61). Введем для краткости обозначения: е = ео j EoEldV, Я = Цо J Яо dV V. v. с учетом этих обозначений ф-ла (3.61) запишется: - e+h (3.63) (3.64) (3.65) Эксперимент показывает, что влияние электрического поля (е) на общую расстройку значительно больше, чем магнитного (h), осо-бенио при больших погружениях штыря. Это дает основание внести ВТ ф-лу (3.64) поправочный коэффициент А, учитывающий преобладающее действие электрического поля при больших погруже-:ниях штыря: J,/ М -Ae+h \а) 8+Н Коэффициент А можно определить, если знать расстройку в какой-либо точке в интервале 0< - 1. Это можно сделать, например, для точки - =11. Для этого ооглаано методу, предложшному в а работе [37], определяются параметры эквивалентной схемы для емкостного стержня малого диаметра, замкнутого на боковые стенки волноводов. Зная их, можно определить расстройку резонатора. Для стержней большого диаметра (2R~0,la) удовлетворительное решение нам неизвестно. Допустим, что нам известна расстройка при -=1, тогда из ф-лы (3.65) получим . h-F{l)(e + H) (3.66) Таким образом, порядок расчета расстройки резонатора следующий: 1) по заданным размерам резонатора вычисляются е, h, е, Я; 2) по ф-ле (3.66) вычисляется поправочный коэффициент; 3) по ф-ле (3.65) вычисляется расстройка. Для примера проведем расчет резонатора с размерами Ь=0,5а; Х=0,76 а, для двух радиусов настроечного штыря: I) i?=0,075 а; -J18 2) ?=0,1 а. Значения расстройки в точке t-a возьмем из экспериментальных данных: 1) / (!) =-0.066; 2) F(l) = -0,096. Произведя .необходимые вычисления, получим следующие вы~ ражения для расстройки: 1) Ff-j = 0,0141 sin2n- -0,056- \ а J а а 2) f(-] = 0,0242 sin 2п---0,095 - \ а f а а (3.67) Результаты (расчета .цредстаоалемы та ,рмс. 3.33 (юри1вые 2). В результате сравнения-расчетов по ф-ле (3.61) и по ф-ле (3.65) видно, что расчет по уточненной формуле дает значительно лучшее приближейие к эксперименту. Однако даже в этом случае имеется расхождение между расчетом и экспериментом. Для i?= =0,075 а это расхождение составляет в области 0,25<-<1 до 20%. Оно будет уменьшаться для меньших диаметров штыря. Третье приближение. Следующий шаг по уточнению ф-лы (3.65) состоит в том, что коэффициент А принимается зависящим от погружения стержня. Приравнивая расчетные и экспе- римеятальные данные для - =0,1 и 1=0,76 а, получим следующую, зависимость коэффициента А от глубины погружения. На рис. 3.40 представлены расчетные графики зависимости от-нЬсительной расстройки резонатора от глубины погружения настроечного стержня для различных значений - н . Расчет в а а интервале 0-0,25 производился по ф-ле (3.61), а в интервале 0,25: -1-по ф-ле (3.65) с учетом коэффициента А. Сравнение расчетных и экспериментальных данных при различных и подтверждает, что принятая зависимость А от глубины погружения стержня сохраняется. Точность расчетов смещения резонансной частоты по графикам рис. 3.40 составляет около lO-f-15%. -ч -6 -8 -10 -12 -П -16 -18 -20 МП
0,2 0,t 0,6 0,8 1,0 а
0,2 0.4 0,B 0,8 1,0a 0,2 0,4 0,S 0,6 1,0 a 0,2 0,4 0,S 0,8 1,0 a 0 -2 -12 -14
о,г 0,4 0,6 08 1.0 а 0.2 0,4 0.S 0,8 1,0а Рис. 3.40. Зависимость относительной расстройки резонатора от глубины погружения стержня через узкую стенку волновода: / - U=0,05 а; 2 - U=0,075 а; 3 - R=0,\ а; 4 -U=0,1125 а; 5 -U=0,125 а 3.6. ПЕРЕСТРАИВАЕМЫЕ МНОГОЗВЕННЫЕ ФИЛЬТРЫ Перестройка и сопряжение резонаторов Перестраиваемые многозвенные волноводные фильтры свч можно разделить на фильтры с плавной перестройкой частоты и фильтры, настраиваемые на фиксированные рабочие частоты. В обоих случаях фильтр при выбранном способе перестройки должен удовлетворять следующим основным требованиям: 1) обеспечивать перестройку в требуемом диапазоне частот; 2) не вызывать существенного изменения ширины полосы пропускания или нагруженной добротности фильтра, а также формы его частотной характеристики; 3) не вызывать существенного снижения соб.ственной добротности резонатора; 4) обеспечивать по возможности линейную градуировочную характеристику резонатора. Крутизна градуировочной характеристики должна быть по возможности наименьшей, чтобы облегчить, конструктивное выполнение механизма перестройки; Градуировочной .характеристикой называется зависимость резонансной частоты от параметра элемента перестройки, например от глубины погружения его в резонатор. 5) обеошвшйвать сопряжение реэоиаторав (MiHOiroiSBeiHiHoro фильтра то частогге в диапазоне ибресхройки (ари перестройке от одного задающего элемента). Первые четыре требования очевидны н особых разъяснений не требуют. Вопрос о сопряжении резонаторов рассмотрим более подробно. Существует два основных способа перестройки многозвенных фильтров свч. При первом способе каждое звено фильтра перестраивается от индивидуального механизма, например кулачка, имеющего настроечные винты, на каждую фиксированную частоту. Этот способ перестройки применяется для фильтров с нелинейной градуировочной характеристикой прн небольшом числе рабочих волн. Если фильтр имеет много рабочих волн (10-20 и более), то можно весь диапазон разбить на участки и вести настрой--ку фильтра только на опорных частотах. При втором способе перестройки все настроечные элементы получают движение от одного задающего кулачка. Если требуется непрерывная перестройка часготы, то кулачок выполняется с гладким профилем. При настройке на фиксированные частоты кулачок имеет настроечные элементы и фиксатор на каждую рабочую волну. Прн втором способе необходимо обеспечить сопряжение всех резонаторов по частоте. Сопряжением резонаторов по частоте называется процесс подстройки всех резонаторов на заданную частоту в процессе их перестройки. При одинаковых или близких по -форме градуировочных характеристиках фильтра достаточно выполнить это сопряжение в двух точках диапазона перестройки. При различных по форме градуировочных характеристиках звеньев весь диапазон следует раабить еа ириблизительно линейные участки. Каждый участок затем сопрягается по двум точкам методом последовательных приближений. Сопряжение резонаторов обеспечивается либо изменением наклона градуировочной характеристики резонаторов фильтра, либо путем изменения скорости перемещения настроечных стержней в процессе перестройки фильтра. Поясним это на примере двух-зввниого фильтра. Иа рис. 3.41 изображены прадуировочные характеристики двух резонаторов. На верхней частоте характеристики совмещены либо вследствие различного начального погружения <;тержней, либо с помощью вспомогательного подстроечного элемента. Ясно, что полного совмещения характеристик во всех точках можно достигнуть только изменением наклона одной из них. При этом точка б совместится с точкой а и оба резонатора будут настроены на одну частоту при одинаковой глубине погружения стержней. Другой путь совмещения резонансных частот заключается в том, что настроечные элементы в процессе перестройки проходят разный путь (А и Iz), т. е. имеют разную скорость погружения. В этом случае резонаторы тоже будут настроены на одну и ту же частоту (точки а и 0 на рис. 3.41). Сопряжение резонаторов путем изменения скорости перемещения настроечных стержней может быть осуществлено с помощью механизма, схема KOTiQparo (иомазаиа а рис. 3.42 [32]. Мехаииз1М состоит из пластины /, которая мо- j, жет поворачиваться на оси 4. В пластине / установлены винты 2, закрепленные контргайками. В этих винтах эксцентрично установлены винты 3, передающие движение непосредственно на элемент перестройки. Перестройка фильтра осуществляется при движении пластины /. Сопряжение резонаторов прн перестройке фильтра достигается с помощью винтов 2 и 3. Поворотом винтов 2 изменяется расстояние or /Jri/ffi/na погруття Рис. 3.41. Градунровочиые характеристики резонаторов Рис. 3.42. Схема механизма для изменения скорости погружения настроечных стержней: / - пластина; 2 - вннт; 3 - винт; 4 -ось оси 4 ДО винта 3 и, следовательно, в небольших пределах изменяется скорость погружения одного эле.мента перестройки по отношению к другим. Настройка фильтра выполняется последовательными приближениями на крайних частотах диапазона перестройки-Необходимо отметить, что способы перестройки фильтров сопряжением резонаторов требуют повышенной точности изготовления резонаторов и механизма перестройки. Однако при этом сокращается время на настройку фильтра и, что более важно, это дает возможность плавно перестраивать частоту многозвенного фильтра.
|