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 5.3.2. Связанные резонаторыПростой фильтр состоит из одиночного объемного резонатора, снабженного связями на входе и на выходе. Проходной резонатор, описанный Броуном [19], имел КСВН на входе в полосе пропускания 2,7-3,8 Ггц лучше 1,25, а затухание вторых гармоник этого диапазона превышало в нем 30 дб. Во многих применениях, однако, одиночный резонатор не дает в полосе непропусканпя достаточного затухания при заданных максимальных вносимых потерях в полосе пропускания. Относительная крутизна скатов характеристики фильтра возрастает с увеличением числа резонаторов, и поэтому были разработаны методы синтезирования многорезонаторных фильтров. Было показано [161], как изготовить узкополосные фильтры путем преобразования лестничной цепи в каскадное соединение резонансных контуров со слабой связью через взаимные индуктивности. Разработаны методы расчета фильтров со связанными резонаторами [90, 131, 170, 171, 231, 274, 281] и распространены на широкополосные фильтры [31, 50—52, 121, 268], а также на учет диссипативных потерь [36]. Многорезонаторные фильтры можно разбить на два класса. К первому классу относятся фильтры с одинаковыми резонаторами связанными так, чтобы получить фильтр с высоким затуханием вне полосы пропускания и имеющий в то же время провалы затухания или выбросы внутри полосы пропускания, величина которых является возрастающей функцией числа резонаторов. Такое устройство относится к чебышевским фильтрам; вносимые потери определяются численно следующим образом:
где
Нагруженная добротность всего фильтра превышает
Второй тип фильтра — фильтр с максимально-плоской характеристикой, у которого выбросы в полосе пропускания устраняются за счет совпадения всех корней выражения вносимых потерь как функции частоты. Нагруженные добротности отдельных резонаторов распределяются по закону
где
где
вносимые потери в полосе затухания в данном случае меньше, чем у соответствующего чебышевского фильтра при той же полосе пропускания. Были рассчитаны практические конструкции фильтров с непосредственной связью для различных диапазонов сверхвысоких частот [8, 28, 56, 118, 119, 120, 177, 186]. Приведены [197] универсальные расчетные кривые для трехрезонаторных полосовых фильтров, имеющих минимальные вносимые потери и максимально-плоскую или чебышевскую характеристику с выбросами от 0,5 до 3,0 дб. Резонансным элементом может быть резонатор, построенный в самом волноводе; в типичных конструкциях В некоторых случаях отдельные резонаторы могут заменяться одним резонатором с вырожденными видами колебаний [269]. Искажения геометрической формы резонатора нарушают независимость некоторых из этих видов и приводят к обмену энергии между ними. Такой процесс может быть представлен эквивалентной схемой, состоящей из идеальных взаимных связей между параллельными резонаторами. Соответствующие искажения геометрическом формы осуществляются в виде небольших по объему элементов идеального проводника, таких, как вставки или зонды, располагаемых в критических точках внутри резонатора или небольших тонких петель, помещаемых в точках интенсивного магнитного поля. С помощью зондов осуществляется связь между колебаниями, магнитные поля которых коллинеарны относительно зонда, а посредством петли осуществляется взаимодействие видов, составляющие магнитного поля которых перпендикулярны к плоскости петли. Многозвенный фильтр получается в результате реализации цепи видов колебаний, последовательно связанных между собой от входа резонатора до его выхода. Для подобного применения необходимы такие точки резонатора, в которых один вид колебаний может быть связан со следующим видом цепи, при этом не должны возникать случайные связи среди любых других видов колебаний или между любым видом колебаний и внешними входной и выходной линиями. В круглом цилиндрическом резонаторе было связано в цепочку от входа до выхода до пяти, видов колебаний [123], полученная структура компактна, обладает небольшим весом и легко регулируется. На рис. 5.15, а показано устройство сферического резонатора, сконструированного Карри [45], в котором связаны три вида колебаний. Поперечное магнитное поле колебаний волноводного вида как магиитное поле этого вида колебаний ортогонально к входной диафрагме; подобным образом не возбуждаются колебания вида
Рис. 5. 15. Фильтр со сферическим резонатором с вырожденным видом колебаний: а — контуры магнитного поля; б - частотная характеристика. (См. [45].) Расчет был выполнен для полосы пропускания Фильтры, обладающие направленными свойствами, могут быть осуществлены в форме резонаторов, если дополнить их направленными ответвителями соответствующих конструкций. Например, два коротких отрезка волновода в двухщелевом направленном ответвителе могут быть заменены прямоугольными резонаторами. Для работы направленного фильтра необходима определенная полярность связи, которая может быть достигнута надлежащим расположением и ориентацией отверстий связи по отношению к резонаторам. Волны с круговой поляризацией были использованы Коном и Коалом [34] в направленном фильтре, показанном вверху справа на рис. 5.16. Одиночный цилиндрический резонатор с помощью отверстий связан с двумя прямоугольными волноводами. Каждое отверстие связи смещено от центральной линии широкой стенки волновода так, что волна, входящая в плечо 1 прямоугольного волновода, возбуждает в резонаторе резонансную волну с круговой поляризацией. Резонатор будет направленно связан с плечом 4 вторичного прямоугольного волновода, а, поскольку применяется круговая поляризация, два прямоугольных волновода могут находиться под любым углом друг к другу. Кривые вносимых потерь и КСВН на рис. 5.16 показывают направленные свойства системы; наибольшая избирательность фильтра может быть получена при каскадном включении связанных резонаторов.
Рис. 5. 16. Характеристики волноводного направленного фильтра. (См. [34].) Нелсон [147, 148] в других типах фильтров использовал связь через поперечные электрические и магнитные поля, которые в прямоугольном волноводе находятся в фазе, а в резонаторе сдвинуты на 90°. Такой фильтр, в котором используются колебания вида Частотно-избирательный разветвитель, пли мультиплексер, — это устройство, применяемое для разделения сигналов различных частот, существующих в одной и той же цепи, и направляющее их во вспомогательные цепи или наоборот. Частотно-избирательный разветвитель на N каналов, предложенный Раганом [161], показан на рис. 5.18, а. В системах частотно-избирательного разветвления применяются также и направленные фильтры [30]; в одном примере [165] часть ответвляющей цепи была образована ферритовым циркулятором.
Рис. 5. 17. Резонаторные фильтры с круговой поляризацией. Связь осуществляется по электрическому и магнитному полям, а — резонатор с колебаниями вида Сконструировано несколько двухканальных устройств или диплексеров [14, 40, 158], включая и модель для больших мощностей [225].
Рис. 5. 18. Частотно-избирательные разветвители резоиаторного типа. а — частотно-избирательный разветвитель для N каналов с диафрагмой связи; б - двухканальный разветвитель с круглыми резонаторами, расположенными на критическом расстоянии друг от друга. (См. [161].) Типичное устройство двух канального разветвителя показано на рис. 5.18, б. Для создания согласованного фильтра, способного ответвлять при резонансе почти всю мощность из главного волновода, необходимо иметь два резонатора; резонатор режекции с малыми потерями должен быть расположен на критическом расстоянии от проходного резонатора. Применение фильтра сверхвысоких частот предусматривает также режекцию нежелательных частот гармоник, попадающих с выхода передающих ламп большой мощности [35, 211, 212, 216, 248].
|
1 |
Оглавление
|