ненных поглотителем 6. Винты 7 служат для подстройки коакси-ально-волноводных переходов. Для уменьшения потерь в полосе пропускания коаксиальный фильтр нижних частОт может быть выполнен без диэлектрика (рис. 4.566). Для этого центральный проводник фильтра выполняется из натянутой стальной посеребренной проволоки (устройство для атяжения на рис. 4.55 не показано). Коаксиально-волноводный переход в этом случае выполняется .ИВДуКГГГЛВМОПО 1(П1у(П0В1НЧИОГо) типа. Для волноводов широкого сечения (а=2Ь) коаксиально-волноводный переход согласуется с помощью широкополосного ступенчатого перехода.

Энергия основной частоты поступает во входной волновод, от- ражается от запредельных волноводов и через коаксиально-волно-водные переходы и коаксиальный фильтр нижних частот переходит в выходной волновод. Энергия на основной частоте в запредельный волновод с поглотителем не попадает. Эатутя н;а более высоких частотах (начиная с частоты среза коаксиального фильтра нижних частот и критической частоты запредельного волновода) отражается от коаксиального фильтра нижних частот и частично поглощается в запредельных волноводах.

Размеры коаксиального фильтра нижних частот выбираются такими, чтобы ё нем не могли распространяться высшие типы волн. Возбуждение коаксиального фильтра волноводными высшими типами волн (Нго, Нзо и т. д.) будет заведомо слабее, чем возбуждение ооновным типом волн (Ню). Это обусловлено тем, что для четных типов волн (Нзо и т. д.) коаксиально-волноводный переход находится в области нулевого электрического поля, а для нечетных типов волн (Нзо и т. д.) связь будет слабее, чем на основной волне. Возникновение (Побочных резонансов в полосе заграждения исключается, так как благодаря наличию поглотителя имеется согласование на всех.л-ипах волн. Тамим образом, фильтр обеспечивает большое затухание на высоких частотах как основного, так и высших типов волн.

Расчет затухания фильтра стодится к расчету затухания коаксиального фильтра, нижних частот отражающего типа. Расчет выполняется по известной методике [63]. Волновое сопротивление коаксиального фильтра нижних частот определяется из конструктивных соображений и обычно лежит в пределах 50-100 Ом. Ширина волновода для нагрузки выбирается так, чтобы его критическая частота была близка к частоте среза коаксиального фильтра.

Макет фильтра сантиметрового диапазона имеет следующие характеристики:

- коэффициент бегущей волны в полосе пропускания около 10%-0,85;

- потери в полосе пропускания - менее.0,2 дБ;

- затухание на частотах от второй до четвертой гармоник основной частоты - не менее 40 дБ;

- коэффициент бегущей волны в полосе заграждения - около 0,3.

Глава-

Элементы свч тракта

5.1. ПЕРЕМЕННЫЕ АТТЕНЮАТОРЫ Общие сведения

Рассматриваемые аттенюаторы предназначаются для per гулировки мощности в овч трактах малой и большой мощности. Основными требованиями, предъявляемыми к этим аттенюаторам, является обеспечение малого начального затухания, высокого согласования и небольших габаритов. Аттенюаторы на малую мощ-носуь выполняются, как правило, в виде поглотителя, вводимого в линию. Аттенюаторы на большую мощность, в связи с трудностями отвода тепла от поглотителей, более рационально выполнять в виде переменных ответаителей с полной связью или иа (мостовых схемах с переменными реактивностями. Мощность в этом случае поглощается вынесенной нагрузкой, которую легко охлаждать. Параметры таких аттенюаторов получаются стабильными, так как не зависят от свойств поглотителя (нагрузки). В зависимости от диапазона частот и назначения переменные аттенюаторы выполняются волноводными или коаксиальными.

Волноводный аттенюатор с поглощающей пластиной

Наиболее распространенный и удобный тип переменного аттенюатора представляет собой отрезок прямоугольного волновода, внутрь которого через широкую или узкую стенку параллельно силовым линиям электрического поля вводится поглощающая пластина небольшой толщины.

Когда пластина вводится в волновод на различную глубину через узкую щель, прорезанную в центре широкой стенки волновода, то для уменьшения излучения через щель она экранируется либо с помощью, соответствующего поглотителя, располагаемого около краев щели, либо с помощью общего экрана. При введении через узкую стенку волновода пластина закрепляется в двух тонких 8 203

диэлектрических или металлических стержнях, разнесенных приблизительно на нечетное число четвертей длин волн в волноводе. Минимальное затухание получается, когда пластина прижата к боковой стенке, максимальное - когда пластина находится от боковой стенки на расстоянии около 1/3 ширины волновода. Аттенюатор с пластиной, вводимой через широкую стенку, предпочтительнее, так как в нем легче обеспечить малые начальные потери.

Эквивалентная схема аттенюатора может быть представлена в виде последовательного соединения сопротивления и индуктивности (поглощающего слоя) с емкостью (между пластиной и стенками волновода). Эти параметры сложньш образом зависят от свойств поглотителя, пластины, опоры и их положения в волноводе. Начальное затухание аттенюаторов такого типа зависит от максимального и составляет в сантиметровом диапазоне около 0,2-0,5 дБ, при максимальном затухании около 30 дБ. Большие затухания обеспечиваются при применении поглощающих пластин с более низким поверхностным сопротивлением. Однако уменьшение noBqpxiHOCTHoro соиротивлаиия (до порядка 100 Ом на квадратный сантиметр) может способствовать возникновению резонанса между индуктивным и емкостным сопротивлениями. Это проявится как искажение частотной характеристики затухания.

Согласование аттенюатора обычно достигается выполнением концов поглощающей пластины в виде плавных скосов (длиной

порядка ) или в виде согласующих четвертьволновых трансформаторов. Это увеличивает габариты аттенюатора и снижает жесткость пластины, что ограничивает точность аттенюатора.

Волноводный малогабаритный аттенюатор

С целью уменьшения габаритов аттенюатора и повышения его точности пластина аттенюатора выполняется прямоугольной без скосов. Для компенсации отражений от пластины с обеих сторон от нее вводятсй согласующие стержни из диэлектрика. Размеры и материал согласующих стержней подбираются такими, чтобы коэффициент отражения от них равнялся коэффициенту отражения от поглощающей пластины. Согласующие стержни располагаются от поглощающей пластины на расстояниях, при которых отражения от пластины и от стержней компенсируются. Такая конструкция обеспечивает высокое согласование на всем рабочем участке погружения и в рабочей полосе частот. Размеры аттенюатора в этом случае сокращаются приблизительно в два раза по сравнению с аттенюатором, имеющим пластину со скосами.

На рис. 5.1 представлен общий вид аттенюатора с подстроеч-яыми стержнями. Крепежная планка 3 скользит по направляющим 4 и перемещается перпендикулярно широкой стенке волновода 10. К планке 3 крепятся поглощающая пластина 9 и подстроечные стержни 2 из керамики. Пластина и подстроечные стержни 204

погружаются одновременно. Перемещение планки с пластиной и стержнями осуществляется винтом 5, который фиксируется гайкой 6. Планка прижимается к регулировочному винту пружинами 8.

Рис. 5.1. Малогабаритный волноводный аттенюатор с поглощающей пластиной и подстроечиыми стержнями:

/ - шкала; 2 - подстроечные стержни; 3 - крепежная планка; 4 - направляющая; 5 - винт; 6-гайка; 7 - скоба; 8 - пружниа; 9 - .поглощающая пластина;./О-волновод

Коэффициент бегущей волны аттенюатора в диапазоне частот около 10% легко получается не менее 0,85. Начальное затухание аттенюатора близко к нулю, максимальное - около 25 дБ.

Волноводный аттенюатор с переменньши реактивностями

Аттенюатор предназначается для использования в трактах большой мощности. Аттенюатор работает на принципе отражения части энергии и поглощения оставшейся части в отдельной нагрузке. Аттенюатор (рис. 5.2) состоит из входных волноводов 1. щелевого трехдецибельного моста 2, нагрузки 3 и волновода с подвижными бесконтактными индуктивными стержнями 5. Высокочастотная энергия, подводимая в плечо А, делится щелевым мостом пополам и поступает в волноводы с индуктивными стержнями. При выведенных индуктивных стержнях, энергия проходит волноводы без отражений и поглощается в нагрузке. В плечо Б энергия не поступает в силу направленных свойств моста. Это положение стержней соответствует максимальному затуханию аттенюатора, которое определяется конечной направленностью моста и начальным рассогласованием, вносимым стержнями. При полностью введенных стержнях, когда они располагаются в центре волновода, энергия отражается от них. и, складываясь, в силу свойств моста попадает в плечо Б. Это положение стержней сооответствует мини-

мальному затуханию аттенюатора, которое определяется просачиванием мощности через них в нагрузку.

Расчет аттенюатора состоит из расчета трехдецибельного щелевого моста н определения диаметра индуктивных стержней. Мост рассчитывается по известной методике [3].

Диаметр бесконтактных индуктивных стержней определяется нз условия получения минимального начального затухания, которое оценивается следующим образом: при затухании 10, 17 и 20 дБ, вносимом стержнями, соответственно 0,1; 0,02 и 0,01 часть мощности будет просачиваться через стержни в нагрузку. Это будет соответствовать начальному затуханию аттенюатора приблизительно в 0,5; 0,1 и 0,05 дБ. Как известно, индуктивный стержень в прямоугольном волноводе имеет Т-образную эквивалентную схему с индуктивной проводимостью у в параллельном плече и емкостными сопротивлениями ъ последовательных плечах. Если пренебречь емкостными соиротивлениями, то вносимое индуктивным стержнем затухание

Диаметр стержня определяется затем через проводимость у [35]. Расчет показывает, что при начальном затухании, равном 0,1 дБ, диаметр стержней должен составлять приблизительно 1/4 часть от размера широкой стенки волновода. Это соответствует проводимости у, равной 15. Окончательно размеры стержней выбираются с учетом конструктивных соображений. Например, в конструкции на рис. 5.2 они имеют квадратное сечение.

Основной конструкции аттенюатора служит корпус 4, в котором перемещаются индуктивные стержни. Он состоит из двух частей с фрезерованными полостями для перемещения стержней. В корпусе имеется цилиндр, в который помещен ходовой винт 7 с левой и правой резьбой. Винт вращается в двух подшипниках 9, крепление которых исключает осевой люфт винта. Бесконтактные индуктивные стержни приклеены к диэлектрическим осям 6 из материала АГ-4, которые, ъ свою очередь, соединены с направляющими 8. Направляющие имеют внутреннюю резьбу, соответственно правую и левую. При вращении винта 7 направляющие перемещают иидук-, тивные стержни в полости корпуса. Длина индуктивного стержня равна высоте волновода плюс две четвертьволновые длины. Часть стержня, помещенная в полость корпуса, образует четвертьволновую коаксиальную линию, открытую на конце. Следовательно, у верхней широкой стенки волновода будет обеспечено надежное бесконтактное соединение индуктивного стержня со стенкой волновода.

В описываемой конструкции аттенюатора затухание определяется отражением от индуктивных стержней и поэтому мало изменяется в диапазоне частот. Аттенюатор имеет следующие параметры: