Пред.
След.
Макеты страниц
Распознанный текст, спецсимволы и формулы могут содержать ошибки, поэтому с корректным вариантом рекомендуем ознакомиться на отсканированных изображениях учебника выше Также, советуем воспользоваться поиском по сайту, мы уверены, что вы сможете найти больше информации по нужной Вам тематике ДЛЯ СТУДЕНТОВ И ШКОЛЬНИКОВ ЕСТЬ
ZADANIA.TO
45. ФИЛЬТРЫ СВЕРХВЫСОКИХ ЧАСТОТПри конструировании фильтров сверхвысоких частот возникает проблема реализации фильтрующих схем, применяемых обычно на низких частотах и рассчитываемых по правилам общей теории фильтров [3, 38, 51] в области сверхвысоких частот. На более длинных волнах дециметрового диапазона в качестве индуктивностей могут применяться небольшие катушки. Плоские конденсаторы также остаются пригодными до довольно высоких частот. Особого внимания заслуживают короткозамкнутые и разомкнутые отрезки линий. Короткозамкнутый отрезок линии с волновым сопротивлением
где с — скорость света. В случае, когда
Этот отрезок соответствует, таким образом, индуктивности
Разомкнутый отрезок линии имеет входное сопротивление
В определенном диапазоне частот короткозамкнутый четвертьволновый отрезок линии имеет практически такую же кривую зависимости входного сопротивления от частоты, как и параллельный колебательный контур, составленный из
При параллельном включении емкости С и индуктивности
Таким образом, четвертьволновый отрезок линии соответствует параллельному колебательному контуру с
Полуволновая короткозамкнутая линия эквивалентна последовательному резонансному контуру, сопротивление которого вблизи резонанса определяется выражением
Поскольку для последовательного колебательного контура, составленного из
то для соответствующего полуволнового отрезка линии можно получить следующие формулы пересчета:
Короткий отрезок линии
Из сказанного выше следует, что целый ряд схем низкочастотных фильтров без труда может быть реализован и на дециметровых волнах. Такая возможность иллюстрируется рис. 45.2 применительно к полосовому фильтру, рис. 45.3 - к простой Т-образной схеме и рис. 45.4 - к фильтру
Рис. 45.1. Х-образная схема
Рис. 45.2. Фильтр из отрезков линии и его длинноволновая эквивалентная схема. Правда, соответствие между длинноволновой схемой и ее сверхвысокочаетотным аналогом, как это следует из приведенных выше формул пересчета, существует только в ограниченном частотном диапазоне, поскольку входное сопротивление отрезка линии в отличие от сопротивления индуктивности или емкости является периодической функцией частоты.
Рис. 45.3. Фильтр из отрезков линнн и его длинноволновая Т-образная эквивалентная схема. Так, налример, полосовой фильтр, изображенный на рис. 45.2, пропускает без ослабления, кроме основной, также 3, 5, 7 и так далее кратные частоты. К счастью, диапазоны длин волн устройств, <при-меняемых в области сверхвысоких частот, в большинстве
Рис. 45.4. Фильтр из отрезков линии и его длинноволновая случаев являются настолько узкими, что эта периодичность не оказывает большого влияния на их работу. Беглое знакомство с кривой, изображенной на рис. 20.2, показывает, что на практике реализуемые значения волновых сопротивлений ограничены некоторыми пределами и, следовательно, существуют предельные значения для
Рис. 45.5. Фильтр в виде настраиваемого резонатора. Полосу пропускания фильтра можно рассчитать следующим образом. Коэффициент трансформации К двух последовательно включенных диафрагм в соответствии с равенством (33.4) определяется выражением
где а — отклонение расстояния между диафрагмами от величины, необходимой для компенсации. Если фильтр нагружен на линию с волновым сопротивлением 2, то на его входе в максимуме напряжения получим значение входного сопротивления, равное ширина полосы пропускания фильтра (рис. 45.5) составляет Если расстояние между обеими диафрагмами составляет
откуда для одиночной диафрагмы получается
Справедливость этого соотношения легко можно проверить с помощью рис. 44.4. Если сопротивление, получаемое при параллельном соединении внутреннего сопротивления генератора и нагрузки, обозначить через
и
На более длинных волнах рассматриваются преимущественно фильтры в виде резонаторов с боковой связью. Один из таких фильтров был показан выше (рис. 39.3.1. На рис. 45.6 изображено аналогичное устройство, но для еще более длинных волн. Как это отмечалось в § 39, всегда можно подобрать такую частоту, на которой устройство не вносит трансформации.
Рис. 45.6. Полосовой фильтр, построенный по принципу симметричного шестиполюсника.
Рис. 45.7. Полые резонаторы с непосредственной связью. Такого рода фильтры изображаются с помощью эквивалентных схем в виде шестиполюсников, представленных на рис. 39.1. На рис. 45.7 показан в качестве примера фильтр в виде двух связанных полых резонаторов. Для такого устройства можно снять кривые пропускания, как это делается обычно в случае двух связанных колебательных контуров на длинных волнах.
Рис. 45.8. Полосовой фильтр: а — длинноволновая схема; б - схема, в которой последовательные колебательные контуры заменены параллельными колебательными контурами с дополнительными отрезками линии длиной При этом в зависимости от степени связи кривая имеет один или два горба. Следует отметить, что на практике точная настройка связанных полых резонаторов, особенно если приходится иметь дело более чем с двумя резонаторами, является довольно сложным делом. Согласно закону 28.2 параллельное реактивное сопротивление в однородной линии можно преобразовать в последовательное реактивное сопротивление, подключив к нему отрезок линии длиной На рис. 45.9 показан пример применения описанного способа, когда несколько резонаторов типа рис. 45.5 включены последовательно на расстоянии
Рис. 45.9 Полосовые фильтры
Рис. 45.10. Типичная кривая пропускания фильтра, изображенного на рис. 45.9. Поскольку при согласованной оконечной нагрузке фильтра на связывающих участках длиной Из закона трансформации вытекает следующий общий принцип, применяемый при построении фильтров [43, 52]. Путем последовательного включения двух линейных трансформаторов с одинаковыми коэффициентами трансформации можно создать фильтр, обладающий прозрачностью на частоте трансформации Приведенные в настоящем параграфе соображения по созданию фильтров с определенной полосой пропускания с успехом также могут быть использованы при рассмотрении заграждающих фильтров.
|
1 |
Оглавление
|