Как видно из характеристик, измеренная ширина полосы пропускания фильтра 2Afi по уровню коэффициента бегущей волны, равному 0,9, составляет для верхней частоты диапазона 14,4 МГц (расчетное значение 2A/i=14 МГц), а для нижней частоты диапазона 9,4 МГц. Таким образом, изменение ширины полосы пропускания в заданном диапазоне частот составляет 1,53 (расчетное значение 1,6).

Потери фильтра на частотах настройки составляют для нижней и верхней частот настройки 1,5 и 1 дБ, что соответствует собственной добротности фильтра, рассчитанной по ф-ле (1.25), 5000 и-6000.

Характеристика затухания фильтра, настроенного на верхнюю-частоту диапазона, при больших расстройках приведена на рис-

-АГ,МГц- -30 -20 -10 fg +10 +20 +30 Н0+ЛГ,МГ1(

Рис. 3.49. Экспериментальная частотная характеристика затухания пятизвенного иидуктивиого фильтра, настроенного иа верхнюю частоту

3.49. Там же приведена и расчетная характеристика затухания.. Как видно из рисунка, экспериментальная и расчетные 1иривые приблизительно совпадают.

Перестраиваемый индуктивно-емкостный фильтр

Пусть требуется спроектировать волноводный полоснопро-пускающий фильтр с максимально-плоской характеристикой. Ширина полосы пропускания фильтра должна составлять не менее 16 МГц по уровню коэффициента бегущей волны больше 0,7. Затухание фильтра при расстройке на +50 МГц должно быть не менее 75 дБ. Фильтр перестраивается металлическими стержнями через узкую стенку волновода в диапазоне частот от 4700 до 4350 МГц. Сечение волновода - 48 X 24 мм. 136

Порядок расчета следующий.

1. Расчет (на частоте 4700 МГц) по методике, изложенной § 1, 2, показы-зает, что фильтр должен иметь нагруженную добротность, равную 210, и состоять из шести звеиьев. Нагруженные добротности звеньев будут равны соответственно: 55, 145, 200, 200, 145, 55.

2. По графику рис. 3.26 определяем проводимости, соответствующие доб-

ротиостям 55, 145 и 200;

у = 6; 10; 11,7..

3. Выбираем индуктивную реактивность в виде двух индуктивных стержней н определяем [3], [66] диаметр этих стержней:

у-Ъ, d = 2,64 мм; 1 = 10, d = 3,68 мм; у= 11,7, d= 3,95 мм. Емкостную реактивность реализуем в виде симметричной диафрагмы с толщиной t и зазором между диафрагмой и волноводом f [35]: У = Ь, < = 6мм, ;=1,3-мм; у =10, ; = 6мм, /=0,7 мм; У = 11,7, / = 8,4 мм, /=0,7 мм.

4. Определяем расстояние между реактивностями звеньев (L= ~ =42 мм)

Лср

и расстояние связи между звеньями фильтра (=24 мм).

5. С помощью графиков рис. 3.20 определяем место включения элемента перестройки в точке, соответствующей середине диапазона перестройки

Л N

= 1,08

1 и 6-е звенья- -у-=0,27;

2 и 5-е звенья - -г- =0,28;

3 и 4-е звенья - -г- =0,28.

6. Определяем эквивалентную нормированную проводимость элемента перестройки при --=1,17 (рис. 3.19):

С=0,7 для всех звеньев фильтра. * 7. По ф-ле 1(3.13) определяем диапазон перестройки симметричного резонатора с помощью проводимости величиной С=0,7:

-Г составит 1,28.

8. Переводим- =1,28 в соотношение частот:

- =13,5%.

9. С помощью графиков рис. 3.40 определяем диаметр стержня (2/?) и его рабочий ход

2i?=12 мм; Д/ = 20 мм. Начальное погружение составляет около 12 мм.

10. Проверяем, насколько изменится полоса пропускания фильтра при перестройке на низкочастотном краю диапазона. На нижней частоте нагруженные

добротности уменьшатся в 1,11 раза {ф-ла (З.бв)]. Так как при этом частота 4700

уменьшается в

4350

=1,0в раза, то это приведет к расширению полосы про-

1,11

пускання фильтра на низкочастотном краю диапазона в-- =1,03 раза, т. е.

всего на 3%.

1,08

На рис. 3.50а приводится схема механизма перестройки шести-звенногр полосового перестраиваемого фильтра на 20 фиксированных волн, на рис. 3.506 - конструкция фильтра, а на рис. 3.50в - его геометрические размеры.

Фильтр выполнен из полуволновых объемных резонаторов, построенных на волноводе 1 прямоугольного сечения и ограниченных диафрагмами: индуктивной 2 и емкостной 3. Индуктивная диафрагма представлена двумя металлическими стержнями, соединяющими широкие стенки волновода. Емкостная диафрагма представляет собой металлическую пластину, закрепленную на узких стенках волновода. Емкостный зазор образуется между-пластиной и верхней и нижней стенками волновода. Выборка по узкой стенке диафрагмы служит для уменьшения поверхности пайки и одновременно дает возможность использовать шаблон для ее симметричной установки в волноводе. Такая конструкция емкостной диафрагмы обеспечивает точное выполнение емкостного зазора и надежную пайку. Пайка в этом случае производится в четырех точках через специальные оттвер-стия в волноводе и практически не отличается от пайки иидуктииных стержней. Установка и пайка диафрагмы в волноводу произйодится следующим образом (рис. 3.51).

В узких или широких стенках волновода растачиваются два сквозных отверстия под установочные шпильки / днамепром 2-3 мм и сверлятся в. узких стенках 1волнаводаот-верстия 5 для пайки диафрагмы. Установочные штильки, имек>щие предохранение от возможного

припанвания к волноводу, закрепляются в волноводе. Затем с помощью шаблона 2, имеющего выступы, диафрагма 3 вводится в волновод до упора иа шпильки. На волновод устанавливается струбцина, состоящая из двух частей - 4 и 6, и стягивается винтами. При этом диафрагма выступами на струбцине 4 через отверстия под пайку 5 прижимается к узкой стенке волиово-

Рнс. 3.51. Схема установки в волновод и пайкн емкостных диафрагм: / - установочные шлялькн; 2 - шаблон; 3 - диафрагма; 4, 5 -струбцина; 5 -отверстия под пайку

да и запаивается. После этого струбцина снимается. Вокруг второй (пары отверстий тюд пайку имеется йциковка (утоньшение стенки волновода). В этих точках стенка волновода прижимается к диафрагме и запаивается.

Элемент перестройки - металлический стержень 13 - вводится в полость соответствующего резонатора через узкую стенку волновода перпендикулярно ей (рис. 3.50). Использование такого стержня вместо наклонного позволяет значительно упростить механизм перестройки за счет незначительного ухудшения частотных характеристик фильтра. С целью обеспечения механической устойчивости ;в полости ршон1атора элемент перестройми сконструирован в форме двух соосных цилиндрических стержней разного диаметра, которые заключены в направляющие втулки 12 и 19, расположенные на узких стенках волновода. Со стороны большего диаметра установлены безконтактные высокочастотные ловушки. Отношение диаметров стержней должно быть не менее чем 2 для того, чтобы искажение градуировочной характеристики отдельного стержня было незначительным.

Как видно из рис. 3.50а, в основу механизма перестройки положено кулачковое устройство. Однако, в отличие от кулачкового, механизм не имеет множества подстроечных винтов, количество которых обычно выбирается равным числу рабочих волн фильтра. Вал 8, вращающийся вокруг своей продольной оси, оснащен опорными винтами 15. Количество опорных винтов и их распределение по сечению вала выбирают исходя из необходимости получения линейных участков на градуировочной характеристике элемента перестройки. Для фильтра, состоящего из нескольких резонаторов и работающего, например, на двадцати рабочих волнах, количество опорных винтов может быть пять-шесть. Длина опорных винтов определяется величиной перемещения элементов перестройки.

Каждый кулачок, образованный валом 8 и опорными винтами 15, заключается в жесткое кольцо 7. Назначение кольца состоит в том, чтобы придать профилю кулачка между опорными винтами форму дуги окружности кольца. Диаметр кольца выбирается таким образом, чтобы при вращении вала кольцо касалось только двух соседних опорных винтов. Снизу кольцо обкатывается роликом 16, который закреплен между двумя щечками 9 элемента перестройки. Для поддержания кольца в плоскости, образованной опорными винтами, часть его постоянно находится между двумя щечками элемента перестройки, которые предохраняются отвращения вокруг продольной оси с помощью паза в корпусе и шпильки 10 настроечного стержня, скользящей по пазу. Вся система элемента перестройки поджимается к кольцу пружиной 17, которая обеспечивает ему возвратно-поступательное движение.

При вращении вала, когда оси опорных винтов совпадают с осями элементов перестройки, кольцо попадает в неустойчивое (в плоскости кулачка) положение. Такие положения при работе механизма перестройки не используются. Экспериментально уста-. 140

новден минимально допустимый угол между указанными осями, который составляет в данной конструкции 3,5-4°. Смещение винтов на нужный угол на волнах /, 6, 11, 16, 20, называемых опорными, обеспечивается фиксатором 6.

Промежуточные положения фиксатора, соответствующие настройке на рабочие волны между опорными, определяются экспериментально на опытной партии приборов. Приращение угла поворота вала, необходимое для перестройки фильтра на волны между епорными, носит нелинейный характер, что является недостатком данной конструкции. По этой причине фиксатор, жестко посаженный на вал механизма и состоящий из зубчатого диска с западающим в пазы роликом, имеет неравномерный шаг зуба.

Настройка фильтра на каждой опорной волне сводится к последовательной настройке всех шести звеньев по методике четвертьволнового сдвига узла напряжения в измерительной линии при поочередном закорачивании звеньев. На две первые опорные волны фильтр настраивается методом последовательного приближения. Это связано с взаимным влиянием на настройку опорных винтов на этих волнах. На последующие опорные волны фильтр настраивается без последовательных приближений.

На рис. 3.52 приведены экспериментальные частотные характеристики фильтра в трех точках рабочего диапазона частот. На

12-в-i fi4 +в*1глт -s- г чшт -в-f f2ij+ ВАГ.МГц

Рис. 3.52. Частотные характеристики шестизвенного перестраиваемого индуктивно-емкостного фильтра

графиках рис. 3.53 приводятся экспериментальные кривые изменения ширины полосы пропускания и потерь на частотах настройки в рабочем диапазоне частот. Ширина полосы пропускания по уровню коэффициента бегущей волны 0,5 изменяется приблизительно на 10%. Потери в полосе прозрачности при перестройке практиче-