Главная >  Фильтры гармоник отражательнопоглащающие 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 [ 30 ] 31 32 33 34 35 36 37 38 39

индуктивных фильтров, выбран равным 30 мм. Центоальные стер-жиишлейфов оканчиваются-емкостными втулками. Емкость образуется между втулкой и подстроечиым емкостным винтом. Кйн-

- Потери

0.6-

0,4 Ш.

40 30 20 Ю 10 20 30f,m 40 30 20 10 fg 10 29 30f,m

Рис. 4.30. Экспериментальные частотные характеристики фильтров в полосе пропускания

а) индуктивный фильтр; б) емкостный фильтр


Рис. 4.31. Схема емкостного фильтра:

/ - центральные стержни резонаторов; 2 - настроечный винт

С11РУ1НЦИЯ елишстнош узла яоказша иа рис. 4.32. ЕмкосШая втулка I изрлируется от корпуса фильтра при помощи фторопластового крльца 2. Втулка I крепится к кольцу 2, и, в свою очередь, кольцо 2 - к основанию 4 резонатора винтами 3.

Емкостная втулка имеет цилиндрический вырез в торцевой поверхности для получения требуемой величины емкости. Общая емкося-ь складывается из постоянной и переменной емкостей. По-стрянная емкость образуется между цилиндрической и торцевой Щ

поверхиостоми мхосгаой mjxm, и стешами резонатора, а переменная емкость - между подстроечиым винтом 5 и внутренним цилиндрическим объемом емюоспюй втулки /.

Ниже приведены величины волновых сопротивлений разомкнутых шлейфов этого емкостного фильтра, полученные после экшериментальиой отработки.

Wr, Ом

В качестве четвертьволновых линий связи так же, как и для индуктивного фильтра, применены полосковые линии, отериутые в петли, которые схе-машчеоки показаны на рис. 4.27.

На рис. 4.33 показаны экспериментальная и ра1счетная характерис-


Рис. 4.32. Конструкция емкостного узла:

/ - втулка; 2 - изолирующее ноль-цо; 3 -5инт; 4-основание; 5 - подстроечный винт

1 1

аи ЯП

-iiFI

JU -9П

2U 10

-60-во-40-го fzo+40+6o+6o fj-m+m+wowii

Рис. 4.33. Расчетная и экспериментальная характеристики затухания пятизвенного ечкостного фильтра



тяки фильтра IB полосе пропускания и заирамсдеяйя. Об характеристики достаточно хорошо совпадают. Затухание в полосе заграждения /i±28 МГц составляет величину не менее 85 дБ. На рис. 4.306 показана экспериментальная характеристика фильтра в полосе пропускания. Коэффициент бегущей волны в полосе примерно /п±30 МГц составляет не менее 0,8, а потерн не превышают величины 0,3 дБ.

Сравнение расчетных и экспериментально полученных величин волновых сопротивлений шлейфов индуктивного н емкостного фильтров показывает удовлетворительное совпадение этих величин. Некоторое несовпадение волновых сопротивлений отдельных звеньев объясняется, вероятно, особенностью выбранного типа четвертьволновой связи, а также отличием реальных схем фильтров от эквивалентных, принятых в расчете. Это относится в индуктивном фильтре к узлу присоединения двух шлейфов к основной линии, а в емкостном фильтре к конструкции емкостного узла. Однако нужно отметить, что предварительное определение волновых сопротивлений шлейфов расчетным путем позволяет правильно выбрать основные размеры фильтра.

Волноводный фильтр с несимметричной характеристикой

В волноводном исполнении фильтр с несимметричной характеристикой в одном из вариантов образуется индуктивной проводимостью / и режекторным контуром 2, включенными в основной волновод 3 (рис. 4.34).


-а-А



Рис, 4.34. Волноводный фильтр с несимметричной характеристикой:

/ - индуктивная реактивность; 2 - режекторный контур; 3 - основной волновод

fn fa f

Рис. 4.35. Характеристика ре-жекториого контура

Режекторный контур представляет собой, напри.мер, резонансную полость, включенную в разрыв широкой стенки основного волновода. На частоте резонанса режекторного контура он вносит в 180

основной волновод бесконечное затухание (полюс затухания). На частоте, соответствующей центру полосы йронуекания резонатора (частота fn на рис. 4.35), режекторный контур вносит в основной волновод некоторую реактивность, которая определяется его добротностью. Эта реактивность компенсируется реактивностью 1: величина реактивности / выбирается равной реактивности режекторного контура, а paidCTOJiHine между мимн соответствует услоВ1ИЮ компенсации.

Поскольку режекторный контур в месте своего включения вносит в основной волновод большое последовательное сопротивле-. ние, расстояние между -контуром 2 и реактивностью / близко к четверти длины волны в волноводе. Последовательное сопротивление режекторного контура можно представить в сечении, расположенном на четверть длины волны справа от режекторного контура, как большую проводимость, .вмлючаяную шарашлелыно в (Оановную линию. Поэтому фильтр с несимметричной характеристикой можно рассматривать как образованный из обычного полуволнового резонатора (ом. тл. 3) путем эа;ме1ны одной из постоянных (реактивностей переменной реактивностью режекторного контура.

Другой конструктивный вариант волноводного фильтра с несимметричной характеристикой [49] изображен на рис, 4.36. Фильтр представляет собой полуволнову!ю ре-Зонаионую полость 5, ограниченную короткозамкнутой стенкой 5 и реактивностью 2. С лавой стороны полость переходит во (входной волновод 1. 0вя1зь резонатора с выходным волноводом 4 осуществляется через Т-образное ответвление (уголок) в -шлоско-сти. Ответвление в Е-плоскости (без реактивности 2) имеет характеристику режекторного контура (рис. 4.35). Бесконечное затухание соответствует частоте, когда расстояние ответвления от плоскости короткого замыкания равно нечетному числу четвертей длин волн в волноводе. На частоте, соответствующей центру полосы пропускания, режекторный контур представляет собой компенсируется реактивностью 2.

Ответвление в -плоскости, если не учитывать реактивности в месте разветвления, эквивалентно режекторному контуру, включенному в разрыв широкой стенки волновода (рис. 4.34). Поэтому расчет описанных фильтров производится по одинаковой методике.

Расчет фильтра с несимметричной характеристикой носит ориентировочный характер и состоит в определении длины четвертьволнового режекторного контура и величины реактивности.

Исходными данными для расчета являются: .

/ 3-

/ / /

Рис. 4.36, Волноводный фильтр с несимметричной характеристикой:

/ - входной волновод; 2 - нн-дуктнвная реактивность; 3 - резонансная лолость; 4 - выходной волновод; 5 - стенка

реактивность, которая



- частота, соответствующа!? полюсу затухания /в,-

- частота, соответствующая центру полосы пропускания fn

- ширина полосы запирания 2л/з по заданному в децибелах уровню затух1а(ННя Ь;

- добротность фильтра Qa, определенная по полосе пропускания.

Установим теперь зависимость между добротностью коротко-замкнутого четвертьволнового контура и его размерами. Контур и его эквивалентная схема изображены на рис. 4.37. На эквива-


Рис. 4.37. Режекторный контур и его эквивалентная схема

или в децибелах

= 101gfl + (--П

,(4.41)

где Afa - расстройка от частоты резонанса.

Сравнение с экапериментом показывает, что ф-лы (4.40) и (4.41) верны с точностью около 10%.

Для определения нагруженной добротности в полосе пропускания фильтра с несимметричной характеристикой необходимо учесть, что тт. из реа1ктивиостей (создается [режекторным контуром и сильно зависит от частоты. Ограничимся рассмотрением случая b = b, когда на эквивалентной схеме рис. 4.37 можно пренебречь Проводимостью В, так как при b=b она близка к нулю[3]. В случае ЬфЬ необходимо учитывать проводимость разветвле-иия В и суммировать ее с Bus.

Рассмотрим сначала случай, когда средняя частота полосы пропускания расположенаниже полюса затухания. В этом случае режекторный контур будет иметь индуктивную проводимость

лентной схеме мы пренебрегаем реактивностью В в месте разветвления, так как в полосе режекции она мала по сравнению с реактивностью короткозамкнутого отрезка Вкз, равной

B = \±cigkl, . (4.39)

ГАе k= щ-; 1=р - ;/7=1, 3,5. . . Л 4

Ь b

Зависимости Вит от величин - и - даны в виде формул

Ь А

И графиков в [3]. При - = 1 и - =0ч-0,5 величина В близка к

Ь* Ь

нулю, а величина т близка к единице при -=0-=-! и - =0-г-0,2.

Нагруженная добротность фильтра определяется по ф-ле (3.3). Подставляя (4.39) в (3.3), производят дифференцирование и, учитывая, что,суммарная проводимость g=0,5, получают выражение для нагруженной двбротности фильтра Qa в полосе запирания

тЧ 2 U /

(4.40)

Функция инооимых потерь .режекторноо фильт1ра опнсываегся уравнением

\ 2QsAfs i

20зД/ QsAf

вде Af - разнос между полк>сом затухания и центром полосы пропускания.

В полосе пропускания она компенсируется тоже индуктивной проводимостью Уи образоваяной, например, индуктиины-ми Стержнями. Эквивалентная схема фильтра для этого случая представлена на рис. 4.38. Методика отределения нагруженной добрютности аналогична описанной в гл. 3 для индуктивного фильтра.

(4,42)

Рис. 4.38. Эквивалентная , схема волноводного

стройка бР Р Р гГ?акте

= yiy + 1 + sin kl\.

(4.43)

Нагруженная добротность определяется по ф-ле (3.3) при у1=У2=у и Х = 0:

0)0

.2 ~ d 0) У1ш.у,=у, х=о. Найдем производную

-d ш

дХ dut дХ dk

(4.44)

(4.45)



1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 [ 30 ] 31 32 33 34 35 36 37 38 39