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

либо

Пепестоойка четвертьволновых резонаторов производится путем изменения длины центрального Ровника либо путем изменения величины сосредоточенной концевой емкости. Полуволне


Рис. 2.3. Четвертьволновый резонатор, нагруженный емкостью

Рис. 2.4. Четвертьволновый резонатор с шунтирующей емкостью

вые короткозамкнутые резонаторы перестраиваются изменением их длины с помощью поршней, а разомкнутые - либо изменением ве-- личины сосредоточенной емкости, либо изменением длины центрального проводника.

Связь резонатора с подводящими линиями может быть нескольких видов: индуктивная, емкостная, комбинированная (индуктивно-емкостная) и кондуктивная.

При индуктивной связи (рис. 2.5) петля малых размеров вводится в резонатор так, чтобы ее плоскость пронизывалась линиями магнитного поля. Если между плоскостью петли и направлением магнитного поля имеется угол ф, то можно считать, что коэффициент взаимоиндукции между петлей и резонатором пропорционален sm<f>. Если петля располагается у торца резонатора в пучности магнитного поля и обладает малой индуктивностью, то при перестройке его полоса пропускания значительно изменяется (напри-

Рис, 2.5. Коаксиальный резонатор с индуктивной связью

Рис. 2.6. Коаксиальный резонатор с емкостной связью

мер, на ±25% при перестройке на ±112%). Если петля связи вьине-сена из пучности тока резонатора, то полоса пропускания изменяется меньше. Это можно объяснить тем, что с увеличением частоты рост наводимой эдс компенсируется уменьшением магнитного поля, так <как петля оказывается ближе к узлу магнитного поля.

Емкостная связь осуществляется путем введения зонда в область максимального электрического поля (рис. 2.6). Емкостная связь для перестраиваемых резонаторов практически не применяется, так как при перестройке резко изменяется ширина полосы пропускания.

Комбинированная (индуктивно-емкостная) связь выполняется с помощью петли, размеры которой сравнимы с длиной волны (рис. 2.7). Схема двухзвенного фильтра с комбинированной связью изображена на рис. 2.8. Фильтр состоит нз двух четвертьволновых резонаторов которые перестраиваются излгенением длины центрального стержня 2. Связь резонаторов с нагрузкой осуществляется петлей 3. Такая петля связи может рассматриваться как длинная линия, связан- пая с резонатором через электрическое и p c. 2.7. Коаксиальный ре-магнитное поля. Токи, возбуждаемые в зоиатор с индуктивио-емко-петле этими полями, находятся в противо- ной связью фазе, поэтому изменение полосы пропускания при перестройке получается меньшим, чем при чисто магнитной или электрической связи. На низкочастотном краю диапазона преобладает магнитная связь, которая увеличивается с ростом ча-

Г ММ



Рис. 2.8. Двухрезоиаторный фильтр со связью в виде регулируемых штырей;

1 - резонатор; 2 -стержень; 3 -петля связи 4 - регулировочный винт

стоты. Одновременно растет и электрическая связь, поэтому полоса пропускания медленно расширяется. Приблизительно с середины диапазона полоса пропускания начинает уменьшаться вследствие возрастания электрической связи. Характер изменения ширины полосы пропускания в диапазоне частот зависит от геометрии петли. Если размеры петли выбраны правильно, то ширина полосы пропускания резонатора изменяется приблизительно в 1,3-1,5 раза при двукратном изменении частоты.

Для наименьшего изменения электрических параметров фильтра при перестройке необходимо обеспечить постоянство коэффициента связи между резонаторами во всем диапазоне перестройки, что может быть достигнуто введением ряда отверстий связи в стенке



между резонаторами. Отверстия начинают влиять но мере изменения длины центрального стержня резонатора. Положение и размеры отверстий выбираются такими, чтобы связь между резонаторами в диапазоне перестройки поддерживалась постоянной. Размеры и положение окон связи легко регулировать, заменив часть перегородки между резонаторами стержнями (винтами) 4, образующими между резонаторами ряд окон [21]. Подбором положения стержней устанавливается требуемая связь между резонаторами.

Пример осуществления кондуктивной связи показан на рис. 2.9. Кондуктивная связь является предельным случаем петлевой связи.


Рис. 2.9. Коаксиальный резонатор с кондуктивной связью

Рис. 2.il0. Коаксиальный полуволновый резонатор, образованный двумя индуктивными реактивностями

Связь полуволнового резонатора с линией может осуществляться, как показано на рис. 2.10. Здесь резонатор образуется отрезком линии, олраниченным двумя реактивностя1МИ, например ивдук-

тивностями. Резонатор перестраивается емкостью, вводимой в

центр объема.

Пример конструктивного выполнения полуволнового резонатора с индуктивной связью, перестраиваемого изменением емкости, приведен на рис. 2.11 {22]. Особенностью резонатора является малое изменение полосы пропускания при перестройке. Резонатор представляет собой полуволновый короткозамкнутый отрезок коаксиальной линии. В середине резонатора имеется настроечный конденсатор переменной емкости. Статор / конденсатора жестко соединен с корпусом 2 резонатора. Сечение рабочей поверхности статора имеет фор.му спирали. Ротор 3 в форме сектора окружности укреплен на диэлектрической оси 4. Он имеет емкостный контакт с внутренним проводником 5 коаксиального резонато;*а. При повороте ротора меняется величина зазора между ротором и статором и, следовательно, емкость конденсатора. По периметру статора в радиальных направлениях установлены подстроечные винты 6 для корректировки частоты резонатора. Связь резонатора с нагрузкой осуществляется петлей 7. Распределение электрического и магнитного полей резонатора в его поперечном сечении АВ зависит от положения ротора конденсатора настройки относительно элемента связи. Максимального значения напряженность магнитного поля вблизи петли связи достигает, когда ротор расположен около эле-

мепта СВЯ31И. Соответственно этому, нагруженная добротность резонатора будет увеличиваться при удалении ротора от элемента связи. При этом степень изменения добротности зависит от места включения элемента связи и его размеров. Место включения и размеры петли подбираются таким образом, чтобы нагруженная



Рис. 2.11. Коаксиальный полуволновый резонатор, перестраиваемый емкостью: / - статор конденсатора; 2 - корпус; .3 - ротор конденсатора; 4 - диэлектрическая ось; 5 - внутренний проводник; 6 - подстроечные винты; 7 -петля связи.

Рис 2.12. Коаксиальный четвертьволновый резонатор, перестраиваемый емкостью:

/ внутренний проводник; 2 - торец резонатора; 3 - диэлектрическая шайба; 4 - статор; 5 - ротор конденсатора настройки; 6 -. керамическа я ось; 7 - подшипинк; S -статор контактного конденсатора; 9 - петля связи; /О -вч разъем

добротность резонатора возрастала приблизительно пропорционально росту частоты. Это обеспечивает малое изменение полосы пропускания фильтра при его перестройке. Конструкция коаксиального четвертьволнового резонатора с индуктивной связью, перестраиваемого концевой емкостью в виде конденсатора переменной емкости цилиндрического типа, изображена на рис. 2.12 [64].



Внутренний проводник J коаксиального резонатора крепится на резьбе к торцу 2 резонатора. Свободный конец внутреннего проводника центрируется при помощи диэлектрической шайбы 3. На этом конце внутреннего проводника укреплен статор 4 конденсатора настройки. Статор представляет собой систему пяти коаксиальных полуцилиндров. Высота полуцилиндров изменяется вдоль окружности основания статора таким образом, чтобы обеспечивался линейный закон перестройки частоты резонатора, что весьма важно для облегчения сопряжения нескольких резонаторов в многорезо-наторном фильтре.

Ротор конденсатора настройки 5, состоящий из коаксиальных полуцилиндров, конструктивно объединен с ротором контактного конденсатора и закреплен при помощи цанги на керамической оси 6, которая, в свою очередь, установлена в подшипниках 7. Статор контактного конденсатора 8 выполнен совместно с торцом резонатора. Связи с резонатором осуществляются посредством петель 9, присоединенных к разъемам ](?.

Перестройка многозвенного фильтра, состоящего из резонаторов описанного типа, осуществляется путем объединения валов всех роторов, заканчивающихся червячной шестерней, на общий червячный привод.

Настройка каждого резонатора на одну и ту же резонансную частоту производится на крайней частоте диапазона перестройки путем установки зазора между торнами ротора и статора конденсатора настройми. Настройка на других частотах диапазона производится путем подгибания лепестков внешнего полуцилиндра ротора.

В настоящее время имеется много различных конструктивных модификаций рассмотренных основных типов коаксиальных резонаторов и способов их перестройки, обеспечивающих расширение диапазона перестройки и получение прямолинейной градуировочной характеристики *) резонатора [23-29].

Вследствие простоты конструкции и малых габаритов большое распространение получили четвертьволновые резонаторы с кондук-тивной связью.

2.2. ЧЕТВЕРТЬВОЛНОВЫЙ РЕЗОНАТОР,

ПЕРЕСТРАИВАЕМЫЙ ИЗМЕНЕНИЕМ ДЛИНЫ ЦЕНТРАЛЬНОГО СТЕРЖНЯ

Коаксиальный резонатор и его эквивалентная схема показаны на рис. 2.13. Резонатор состоит из разомкнутого и замкнутого коаксиальных шлейфов с разными волновыми соцротивлениями, включенных параллельно основной линии. Связь резонатора с подводящей линией - кондуктивная. Перестраивается резонатор изменением длины центрального стержня li.

) Градуировочной характеристикой резонатора называется зависимость величины перемещения элемента перестройки от частоты резонатора.

Частотиая зависимость та-груженной доброгно(сти (резонатора огаисываетая следующей фОрмулой:

4i/o d(u

(2.1)

ы - круговая raalCTOTa;

г/о - волновая проводимость

подводящей линии;

У - цроводимость эМвивалент-

.ного контура в сечении

Проводимость У складывается из проводимости ра-зомкнутого шлейфа длдаой h + k 1и короткоэамннутого шлейфа длимой I3.

Дроводимость раэамкиуто-го шлейфа дл1иной h иа прани-це со вторым участком длиной /2 рав1на

г/1 = i г/01 tgZi, (2.2)

где .


!/г= il/ог-

(2.3)

Рис. 2.13. Коаксиальный резонатор (а) и его эквивалентная схема (б)

Проводимость шлейфа длиной I2, нагруженного на проводимость Уь на входе подводящей линии определяется через известную фор--мулу пересчета входных проводимостей:

г/ог -i/oitgWitgWa

Входная проводимость короткозамкнутого шлейфа длиной h равна

ya = iyo2ctgkls. (2.4)

Полная входная проводимость резонатора в месте включения подводящей линии

Ум - г/01 tg */l tg 2

Из условия ре-зонанса Увх(/о) = О следует:

(2.5)

yoi(l +tg*o/2CtgW3)

(2.6)



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