9.5.3. Частотные фильтры

Обычно частотные фильтры выполняются [58, 74, 108, 111] на симметричных линиях с воздушным промежутком, чтобы получить наибольшее возможное значение и избежать действий утечек, которые обнаруживаются у несимметричных диэлектрических полосковых линий вблизи предельной частоты. Дьюкс [35] разработал серию специальных фильтров нижних частот с резко выраженной характеристикой среза и диапазоном рабочих частот, простирающемся на несколько октав.

Рис. 9. 17. Характеристика фильтра возвратного типа в полосковой линии. Вверху показана форма полоскового проводника. (См. [35].)

На рис. 9.17 показана одна из моделей с предельной частотой около Расстояние между заземленными плоскостями равнялось а ширина полоскового проводника в центральной секции равнялась в качестве материала использовалась медная фольга толщиной на опоре из тефлона и стеклоткани. Для получения резко выраженной предельной частоты и хорошего согласования отдельные секции фильтра имели плавно изменяющиеся параметры. В фильтрах на полосковых линиях передачи Фромма [41] использовались последовательные и параллельные узлы, например, в конструкциях фильтра верхних частот для и фильтров нижних частот для 1,5 и 3,0 Ггц.

На частоте использовались [63] резонаторные фильтры с непосредственной связью, представляющие собой полоски с закрепленными концами шириной и длиной Добротность таких фильтров равнялась 2100. Настройка производилась путем изменения длины резонатора, поэтому для облегчения этого движения концевая опора была снабжена сложенным полуволновым дросселем. Для предотвращения сдвига частоты из-за влажности резонатор был заключен в пенопласт и связь с ним поддерживалась с помощью другой, отделенной малым зазором полоски. Четыре

таких резонатора синхронно возбуждались и были связаны таким образом, что получался фильтр с максимально-плоской амплитудной характеристикой, имеющий ширину полосы по уровню половинной мощности порядка и потери в полосе прозрачности около 3,5 дб.

В других фильтрах [86] использовалась последовательная емкостная связь между полосковыми резонаторами, которая осуществлялась с помощью прорезанных в центральном проводнике щелей типа «ласточкин хвост». Шестизвенный фильтр с максимально-плоской амплитудной характеристикой имел ширину полосы около 10% при минимальных потерях и ослабление 40 дб при относительной расстройке 12% от центральной частоты

Рис. 9. 18. Типы направленных фильтров в полосковой линии. (См. [26].)

Использовалась также параллельная связь [22], причем основой четвертьволновой связи служили резонаторы, образованные двумя штырями [112].

Частотный фильтр Кона и Коала [26], изображенный на рис. 9.18, а, обладает направленными свойствами [83]. Поступающая в плечо 1 мощность возбуждает в кольце волну, бегущую по часовой стрелке; параллельные полоски имеют противоположно направленные связи. Второй направленный ответвитель передает мощность из кольца к плечу 4. На частоте, при которой периметр петли равен одной длине волны, имеет место резонанс, и можно показать, что на этой частоте вся входная мощность поступает в плечо 4, а на частотах, достаточно удаленных, вся мощность поступает в плечо 2. Если фильтр соответствующим образом отрегулирован, то в плечо 3 мощность не будет поступать ни при какой частоте, а от плеча 1 не будет никаких отражений. Более высокую избирательность можно получить с двумя и более покаскадно соединенными кольцами, как показано на рис. 9.18, б.

В схемах, изображенных на рис. 9.18, в и 9,18, г, имеется по две полосковые линии в точках, разнесенных на нечетное число четвертей длин волн; резонансные полоски берутся различными, так что

связываемые точки на одной линии будут иметь противоположные полярности, а на другой — одинаковые полярности. Изображенные на рис. 9.18, д полосы одинаковы, но эффективная перемена полярности достигается за счет разнесения точек связи в одной из линий на половину длины волны больше, нежели в другой. Здесь также большую избирательность можно получить согласно схеме рис. 9.18, е в случае каскадного соединения резонаторов.

Рис. 9. 19. Характеристика направленного фильтра в полосковой линии. КСВН на расчетной частоте равен 1.24. Плечо входное. (См. [26].)

На рис. 9.19 дана характеристика экспериментальной модели, рассчитанной на частоту эти данные подтверждают, что схема на рис. 9.18, д может работать как направленный фильтр.