Все линейные размеры, входящие в ф-лу (4.50),должны быть лодставлены в сантиметрах. Общая емкость резонатора C=Ci+Ci. Для резонансной длины волны цилиндрического резонатора

ко = 2я КбдЕС - 5,95 УТС, см, (4.51)

где L - в иГ; С - в пФ.

Резонатор на уменьшенном сечении волновода представляет собой кубический объем. Для того чтобы применить приведенные формулы к резонатору кубического объема, можно выразить геометрические размеры цилиндрического резонатора через геометрические размеры кубического резонатора, равновеликого ему по площади основания. Приравняв площади оснований двух резонаторов, получим

=#, (4.62)

л -линейный размер стороны кубического резонатора; JD - диаметр основания цилиндрического резонатора.

Учитывая выражение (4.52) и подставляя геометрические размеры кубического резонатора в ф-лы (4.50), (4.51), можно рассчитать зависимость частоты настройки резонатора от глубины погружения настроечного стержня.

На рис. 4.43 приведены расчетный и Э1кспериментальный графики зависимости резонансной частоты кубического резонатора на

-30 -40 -50 -60

- Mi

Рис 4.43. Зависимость резонансной частоты кубического резонатора на уменьшенном сечении ртглу-бины погружения настраивающих стержней

уменьшенном сеченнн от глубины погружения настраивающих стержней. Как видно из графика, расчетные и экспериментальные кривые удовлетворительно совпадают в области погружения стержня (0,34-0,4) -i-а

Экспериментально исследован кубический резонатор, в котором размер а выбран в два раза меньшим, чем ширина подводящего Волновода: а=30 мм. Собственная частота резонатора без емкостного стержня 7000 МГц. При введении настроечного стержня диаметром 9 мм на глубину 15 мм рабочая частота резонатора получается равной 3400 МГц (рис. 4.43). Нагруженная добротность резонатора равна 50, а собственная добротность - 4000.

Резонатор имеет затухание не менее 30 дБ до частоты 6900 МГц т. е. почти до второй гармоники от рабочей частоты.

Ниже приводятся конструкции фильтров, построенных на основе описанного резонатора.

На рис. 4.44 приведена конструкция четырехзвенного фильтра с максимально-плоской частотной характеристикой, у которого Q=80, соответственно добротность звеньев Qi=iQ4=31, Q2=Q3=74. Фяльтр состоит 1ИЗ четырех звейьев ic непооредственной связью. Связь осуществляется с помощью окон, размер которых, в данном случае, отрабатывался экспериментально в зависимости от нагруженной добротности последующего резонатора. Расположение окон связи в этом фильтре таково, что объем между входным и выходным фланцаМи подсоединительных волноводов используется , оптимально.

Фильтр состоит из корпуса /, в котором фрезеруются четыре резонатора и окна связи между ними, а также входное и выходное окна связи. Корпус с двух сторон закрывается крышками 2. Крыш-ми устанавливаются на винтах или запаиваются. В одну из крышек впаяны настроечные винты 3, образующие шунтирующук> емкость. Ими производят грубую настройку резонатора на нужный диапазон. Для точной настройки на рабочую волну используются подстроечные винты 4, которые фиксируются с помощью гайки 5 со шлицем. Размеры фильтра на рис. 4.44 даны по отношению к широкой стенке подсоединяемого волновода (а).

Общий вид фильтра с подсоединительными волноводами представлен на рис. 4.45. При данной компоновке звеньев фильтра входное и выходное окна связи оказываются смещенными от оси волновода. Это уменьшает связь входного волновода с первым резонатором. Для получения более миэких иапруженных добротностей требуется обеспечить большую связь между входным волноводом и первым резонатором. Для этого может быть предложено два 1сп.оооба: 1) ч1а1стич1ное или .пол1 ое загаолнеиие оина диэлектриком, 2) смещение входного окна связи к центру входного волновода.

Экспериментальная отработка фильтра состоит в подборе размеров окон овязи и производится следующим образом.

1. Подбирается размер входного окна связи в однозвенном фильтре при реальном расположении фланцев относительно первого эвена для получения нагруженной добротности первого звена.

2. Аналогично подбирается размер окна связи для получения нагруженной добротности второго звена.

3. Изготавливается двухзвенный фильтр, составляющий половину от четырехзвенного фильтра с реальным расположением выходных окон. На этом фильтре подбирается связь между первым и вторым звеньями. Такая же связь будет между третьим и четвертым резонаторами.

4. Изготовляется четырехзвенный фильтр с подобранными выходными окнами связи и окнами связи между первым и вторым, третьим и четвертым резонаторами. Подбирается связь между вторым и третьим резонаторами.

О правильности нахождения геометрических размеров входного отверстия овязи судят по ширине полосы частотной характеристики по коэффициенту бе- гущей волны или по по-

лосе пропускания на уровне затухания 3 дБ. Конт-

Рис. 4.44. Четырехзвенный фильтр:

корпус; 2 - крышка; 3 - настроечный винт; -подстроечный винт; 5 - гайка со шлицем

Рис. 4.45. Общий ВИД четырехзвенного фильтра с подсоединитель-ными волноводами

роль правильности нахождения связи между резонаторами осуществляется по форме частотной характеристики. Она должна быть 192.

максимально-плоской. Полученная экспериментальная частота характеристика близка к расчетной.

(Раосчотт.анная ш результатам измерения потерь в полтое пропускания, собственная добротность резонаторов фильтра равна 4000. Паразитные полосы пропускания фильтра начинаются с 7000 МГц. Фильтр с теми же электрическими характеристиками, изготовленный на волноводе 61X10 мм с индуктивными решетками и четвертьволновыми связями, имеет значительно большую длину, большие потери в полосе пропускания (Qo 3000) и паразитные полосы пропускания, начиная с частоты 1,4/о.

С помощью фильтров на уменьшенном сечении волновода, в случае необходимости, можно получить большие затухания (порядка 100 дБ) в области больших расстроек от полосы пропускания при небольших значениях нагруженных добротностей звеньев. В качестве примера на рис. 4.46 приведен эскиз трехзвенного фильтра,

/1-/1

□ ~Г

Рис. 4.46. Трехзвенный фильтр

построенного на резонаторах уменьшенного сечения. Требования, предъявляемые к этому фильтру, следующие: частота настройки /о=3700 МГц, полоса пропускания по уровню коэффициента бегущей волны, равному 0,8-1,3%. На частотах 6100-1-6400 МГц вносимое затухание должно быть не менее 100 дБ.

Расчет фильтра показывает, что он должен состоять из трех звеньев с добротностями Qi = Q3=24, Q2=37. Так как добротности Qi и Qs малы, то входные окна связи находятся в цеетре подводящего волновода, а окна связи между первым, вторым и третьим резонаторами выполнены симметрично во всю высоту резонаторов. Настроечные винты для грубой перестройки расположены симметрично 1С двух сторон. Ои1м:метричное расположшие окон 10вя131и и настроечных винтов улучшает заграждающие свойства фильтра при больших расстройках. Экспериментально получено, что компоновка фильтра, при которой выходные фланцы располагаются не на одной оси, резко улучшает заграждающие свойства фильтра. Например, при расположении фланцев на одной оси имеет место снижение затухания до 50 дБ в диапазоне частот 61004-6400 МГц.

Уксперимеяталшая характеристика такого фильтра в полосе пропускания близка к расчетной. Собственная добротность резонаторов приблизительно равна 3800. Затухание трехзвенного фильтра при больших расстройках в диапазоне частот 6100-6400 МГц превышает 100 др.

Фильтры на уменьшенном сечении могут быть выполнены как на фиксированные частоты, так и перестраиваемыми. Для перестраиваемых фильтров настроечный винт 4 (рис. 4.44) заменяется подвижным стержнем. Стержень перемещается в бесконтактной полуволновой ловушке н связан с механизмом перестройки.

На рис. 4.47 приведен вариант перестраиваемого четырехзвенного фильтра гаа уменъшбнном сеченш. Собственно фильтр выполнен аналогично неперестраиваемому фильтру, приведенному иа

рис. 4.44. Зависимость смещения резонансной частоты фильтра от глубины погружения перестраивающего стержня определяется по расчетньвм ф-лам (4.50), (4.51), (4.52) и графикам рис. 4.43. В качестве 1мехаиизма перестройки при такой ком1поновие звеньев фильтра целесообразно применять механизм, описанный ;в § 2.5. Для перестройки фильтров на уменьшенном сечении при другой компановке звеньев могут применяться любые из описанных механизмов шереагройки.

Для сокращения leeca и габаритов фильтрующих устройств применяется объемный резонатор, в котором используются mal независимых типа колебаний, отличающихся направлением поляризации на частоте, при которой длина резонатора рашла половине длины волны в волноводе (или кратна ей) для колебаний типа Ню [51].

Объемный резонатор такого типа (рис. 4.48) выполняется на волноводе квадратного сечения /, ограниченном с торцов сплошными металлическими стенками 2. Входной 3 и выходной 4 волноводы подсоединяются под прямым углом к боковым стенкам объемного резонатора. Связь между .двумя типами колебаний, которые ВОЗ-буждаются в объемном резонаторе, осуществляется с помощью винта связи 6, .вводимого в полооть резонатора через боков.ое ребро под углом 45° к боковым стенкам.

Для совмещения резонансных частот в резонатор вводятся два винта 5, расположенные симметрично относительно винта связи. Поскольку подстроечные винты погружаются в резонатор не глубоко, взаимным влиянием между ними можно пренебречь. 194

Рис. 4.47. Перестраиваемый четырех-звеиный фильтр на уменьшенном сечении -ч..

Резонатор с щвумя типами колебаний эмвивалентен двуявонтурному фильтру, поэтому eiro ишольаоваяие позволяет уменьшить габаритЫ) фильтрук>щего устройства. Однако применение резонаторов с двумя типами колебаний на квадратном (увеличенном по отношению к нормальному ) сечении волновода создает возможность резонанса на высших кгоах волн даже при отно-сйтельяю нейЗольших расстройках от резонансной частоты фильтра, что делает его прозрачным на эггих частотах.

Уменьшение размеров резонатора до предельного для основной 1В0ЛНЫ аначитель-но сокращает габариты и вес фильтрующего устройот-ва и поэшоляет одщовремен-но получить такое сущест-> венное преимущество, как нещроэрачнооть фильтра для волн ВЫ1СШИХ типов при больших расстройках от резонансной частоты. Этот кубический объем настраивается на резонансную частоту с помощью емкостнык стержней, шторые при резонансной частоте достаточно глубоко погружаются в полость резонатора. При таком погружении невозможно использовать для настройки стержни по одному на каждый тип колебания, так как между ними будет большая взаимосвязь за счет асимметрии электрического поля.

Взаимное влияние настроечных стержней можно было бы исключить путем их симметричного расположения И использования винта связи, направленного под углом 45° к настроечным стержням. В этом случае один из пары симметричных стержней попадает во входное (или выходное) окно овязи, что делает невозможным конструктивное выполнение такого резонатора. Поэтому настройка объема осуществляется следующим образом: в резонанс йй первый тип колебаний - 1С помощью неоимметричного (одного) стержня, на другой тип колебаний -с помощью симметричных (двух) стержней [51]. Связь между колебаниями двух типов осуществляется асимметричным погружением в полость резонатора симметричных настроечных стержней.

Рис. 4.48. Объемный резонатор с двумя независимыми типами колебаний:

/-волновод квадратного сечения; 2 -стенка; S - входной волновод; 4 - выходной волновод; 5 - винт наст1ройки; S - винт связи