Файл: Негурей, А. В. Конструкции и техника СВЧ учебное пособие.pdf

Преобразование масштаба частот производится по фор­ мулам табл. 3, но для полос пропускания порядка 1 0 % и ме­ нее можно пользоваться упрощенными соотношениями, непо-

а именно:

в расчете и изготовлении, допускает независимую настройку отдельных резонаторов до сборки фильтра, а размеры диа­ фрагм относительно некритичны, но он неоптимален в отно­ шении размеров, так как включает в себя избыточные от­ резки lh,k+1 длиной примерно Яво/4. Можно добиться замет­ ного уменьшения габаритов конструкции, если перейти от четвертьволновых к непосредственным связям между резона­ торами, основанным на том, что две реактивные проводимо­

сти Bi и В2, расположенные на расстоянии Яв/4 друг от друга, можно заменить одной эквивалентной проводимостью, являю­ щейся элементом связи между контурами и аналогично чет­ вертьволновому трансформатору, выполняющей роль инвер­ тора проводимостей [15], [19]. Фильтры с четвертьволновыми и с непосредственными связными аналогичны по характе­ ристикам, но исключение частотно зависимых отрезков дли­ ной лп/4 делает расчет более точным в более широкой полосе частот, а сам фильтр более компактным, хотя фильтр с непо­ средственными связями значительно критичнее в отношении размеров реактивных элементов.

В настоящее время имеется возможность точного расчета волноводных ППФ с полосой пропускания (в длинах волн в волноводе) по крайней мере 20%. При этом оказывается возможным пользоваться простыми формулами преобразова­ ния частоты из табл. 3 с поправкой на дисперсию в волно­ воде, но без учета периодичности характеристик волноводных отрезков, так как рабочая полоса частот стандартного пря­ моугольного волновода всегда меньше октавы.

Пр и ме р Л. Требуется рассчитать волноводный ППФ с максимально плоской частотной характеристикой по сле­ дующим данным: рабочая полоса частот 2,7-н2,9 ГГц, зату­ хание в рабочей полосе частот не более 1 дБ, затухание на частотах 2,5 и 3,1 ГГц не менее 20 дБ. Реактивные элементы фильтра конструктивно должны выполняться в виде симмет­ ричных индуктивных диафрагм.

Находим центральную частоту фильтра fo и соответствую­ щую ей длину волны Я0По формулам табл. 3

/о = V h h = V 2 j^ 2 ,9 =.= 2,8 ГГц,

68

Выбираем стандартный прямоугольный волновод 1 0 -санти­

3 дБ, пока неизвестны, а следовательно, на границе заданной полосы пропускания й /<1. Пользуясь формулами перехода из табл. 3, найдем значения нормированных частот й/ и Йа, соответствующих границам заданной полосы пропускания // и /2' и частоте заграждения /аг

По формуле (35) находим число элементов фильтра-прото- типа

== 2,62.

lg3.ll

Берем п=3.

69

Находим частоты среза фильтра / 2 и /у, соответствующие затуханию 3 дБ. Так как число элементов фильтра-прототипа известно, то можно вычислить значение нормированной ча­ стоты Q/, соответствующее границам рабочей полосы пропу­ скания. По формуле (29)

<,,,(2)=ап ^(4г)= 1+(д1')2л'

откуда

(2 /)' !- 1 = anti l g ^ = 1,26,

6

следовательно, 2 / = | / 0, 26= 0,713. Из формул перехода табл.3

Из табл. 4 находим значения параметров g*: g\—gz= 1,000;

^ 2= 2,000.

Так как число элементов фильтра невелико, выбираем ППФ с четвертьволновыми связями между резонаторами как более простой в отношении конструкции и настройки. Вычисляем нагруженную добротность фильтра и добротности отдельных резонаторов по формуле (37)

70

По формуле (39) вычисляем приведенные добротности ре­ зонаторов

По графику рис. 18 ориентировочно находим значения нормированных проводимостей индуктивных диафрагм и уточ­ няем полученные величины по формуле (40) (трансцендент­ ное уравнение (40) лучше всего решать графическим спо­ собом)

Так как расстояние между резонаторами получилось значи­ тельно меньше Я„о/4, то возможно искажение характеристики фильтра из-за взаимодействия ближних полей диаграмм. Поэтому целесообразно перейти от четвертьволновой связи

ктрехчетвертьволновой связи между резонаторами, прибавив

ксоединительным отрезкам добавочные отрезки волновода

длиной ^во/ 2

При этом следует учесть, что из-за большей частотной чув­ ствительности соединительных отрезков увеличенной длины лолоса пропускания фильтра может несколько сузиться.

71