ПОЛОСОВЫЕ ФИЛЬТРЫ С НЕПОСРЕДСТВЕННЫМИ СВЯЗЯМИ

Существует метод, позволяющий устранить четвертьволновые вставки между резонаторами, не меняя свойств фильтра, что приводит к уменьшению общей длины фильтра и упрощает его конструкцию. Рассмотрим свойства участка тракта между двумя соседними резонаторами.

Четвертьволновый отрезок с двумя диафрагмами на концах, разделяющий, например, первый и второй резонаторы (рис. 14.35а), представляет собой последовательное соединение трех двухплечих волноводных узлов: индуктивной диафрагмы между сечениями линии длиной между сечениями 5 и индуктивной диафрагмы между сечениями С

Рис. 14.35

Рис. 14.36

Покажем, что это соединение эквивалентно одной индуктивной диафрагме с сопротивлением между сечениями (рис. 14.35в), т. е. четвертьволновую линию можно исключить.

Последовательное соединение узлов рассматривается методом ориентированных графов (см. параграф 6.7). Граф -матрицы двухплечего узла (рис. 14.36а) совершенно аналогичен графу для двух сред (рис. 6.12) с заменой обозначений и на Построим теперь на основании графы двух диафрагм, соединив их ветвями с передачей соответствующих четвертьволновому отрезку линии без потерь.

Определим по соотношению (6.35), одинаково пригодному для ненормированных и нормированных, значений элементов матрицы, коэффициент передачи из плеча 1 в плечо 2. Для прямой волны существует всего один путь с передачей он касается единственного контура с передачей Поэтому недиагональный элемент матрицы соединения в целом имеет вид:

Коэффициент отражения в плече 1 определяется путем с передачей не касающемся контура и путем с передачей

Следовательно,

Поскольку коэффициент передачи вещественен и выражен через симметрично, то справедливо равенство (14.25) и Кроме того, легко показать, что следовательно, удовлетворяются и полученный узел можно

представить сопротивлением, шунтирующим тракт. Сопоставим и (14.75), определив где сопротивление эквивалентной диафрагмы. Тогда

причем удовлетворяется равенство

Это доказывает эквивалентность схем рис. 14.35а, в при выборе по ф-ле (14.81). Если шуетирующее сопротивление диафрагм мало: то

Эквивалентная диафрагма имеет меньшее сопротивление, т. е. большую проводимость, чем исходные. Это облегчает ее конструктивное выполнение: можно увеличить число стержней или их толщину. Расстояние рассчитывается для по ф-ле (14.74).

Волноводный фильтр с непосредственными связями (рис. 14.37) получается из фильтра рис. 14.34 после исключения четвертьволновых отрезков.

Рис. 14.37

Он имеет меньшую длину и минимальное число диафрагм. Собственные добротности резонаторов в таком фильтре выше, чем в первоначальной схеме, так как меньше потери в диафрагмах, разделяющих резонаторы. Кроме того, устранена причина, искажающая частотные характеристики фильтра в полосе пропускания. Теперь можно считать, что введен и затем исключен отрезок, равный четверти длины волны на любой частоте. Поэтому схемы рис. 14.37 и рис. 14.28 эквивалентны без сделанных ранее оговорок.

Для настройки частоты волноводного резонатора и проводимости диафрагм предусматриваются настроечные емкостные винты в плоскостях диафрагм и в центре резонатора.

Эквивалентная схема волноводного фильтра с непосредственными связями чрезвычайно проста: это линия, шунтированная индуктивными сопротивлениями, расположенными с интервалом в

Полосковый фильтр. Такими же свойствами обладает цепь из полуволновых отрезков линий, разделенных последовательно включенными конденсаторами. Подобная схема легко реализуется на полосковой линии; последовательной емкостной реактивностью служит зазор шириной в ленточном проводнике линии. Малые зазоры практически неосуществимы. Поэтому

если требуются сравнительно большие емкости, прямой зазор заменяют зигзагообразным, на концах лент делают соответствующие друг другу выступы и впадины.

Характеристики фильтров с шунтирующими индуктивностями и последовательными емкостями совпадают в том случае, если нормированная проводимость каждой диафрагмы равна нормированному сопротивлению соответствующего зазора: (либо С учетом такой замены полосковый фильтр рассчитывают по полученным выше ф-лам (14.72), (14.81).

Для определения емкостной проводимости зазора в симметричной полосковой линии имеется приближенная формула [22], справедливая при тонкой ленте достаточно большой ширины на рис. 10.14) Следует учесть, что в окрестностях зазора из-за разрыва ленты распределенная емкость самой полосковой линии уменьшается, что приводит к необходимости увеличить длину резонатора с каждой стороны на величину Длина каждого резонатора определяется между средними линиями; кроме указанного удлинения, учитывается более существенное укорочение по ф-ле (14.74) с заменой на