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

Закон преобразования частотного масштаба ПЗФ обратен закону преобразования для ППФ (табл. 3).

Как и полосно-пропускающие, поЛосно-заграждающие фильтры могут проектироваться на основе прямоугольных волноводов или полосковых и коаксиальных линий передачи. Так как требуемая полоса заграждения обычно невелика, то ПЗФ содержит малое число элементов, и наиболее удобным

я

I

¥

9

и

ПЗФ с четвертьволновыми связями. В отличие от ППФ за­ граждающий фильтр такого типа состоит либо из последова­ тельных резонансных контуров в параллельных ветвях, либо из параллельных резонансных контуров в последовательных ветвях (рис. 26, а).

В волноводной линии передачи последовательный резо­ нансный контур в параллельной ветви может быть реализован с помощью резонансного штыря, помещенного в центре ши­ рокой стенки волновода, как показано на рис. 26, б, но такая конструкция обладает малой электрической прочностью и мало применяется. Гораздо более удобными с конструктивной

88

точки зрения являются параллельные резонансные контуры

впоследовательных ветвях ПЗФ. Эти контуры состоят из узкой щели, прорезанной в центре широкой стенки волновода

внаправлении поперечной составляющей магнитного поля, и

включенного параллельно щели (рис. 26, в). Щель, длина ко­ торой не превосходит половины длины волны в свободном пространстве, с хорошим приближением может быть пред­ ставлена в виде индуктивности, последовательно включенной в волновод. Величина нормирован­ ной индуктивной проводимости щели вычисляется через магнит­ ную поляризуемость щели М по формуле

В

КаЬ' 2тМ

где размеры а и Ь' соответст­ вуют рис. 26, в, а величина М на­ ходится из графика рис. 27. Дли­ на короткозамкнутого отрезка волновода I подсчитывается из условия резонанса на рабочей длине волны в волноводе Аво

тура, рассчитываемой аналогично нагруженной добротности волноводного ППФ [16]

Расстояние между резонаторами обычно выбирается рав­ ным 3/4 7во, так как при расстоянии 1/4 Лво происходит силь­ ное взаимодействие полей соседних резонаторов, значительно искажающее характеристики фильтра. Примерная конструк­ ция трехрезонаторного волноводного ПЗФ 3-сантиметрового диапазона волн приведена на рис. 28.

89

В полосковых или коаксиальных линиях конструктивно более удобны последовательные резонансные контуры в па­ раллельных ветвях ПЗФ, образованные либо замкнутыми на

Рис. 28. Конструкция волноводного ПЗФ трехсантиметрового диапазона волн.

рис. 29, а. ПЗФ с двумя-тремя элементами можно спроекти­ ровать на основе преобразования Ричардса путем размеще­ ния двух или трех шлейфов в одном сечении линии. Такой фильтр получается исключительно компактным, но следует считаться с неизбежным искажением его характеристик из-за взаимодействия ближних полей шлейфов.

Очень удобны с конструктивной точки зрения ПЗФ на свя­ занных полосковых линия^ представляющие собой систему из нескольких четвертьволновых резонаторов (режекторных контуров), связанных с основной линией распределенной индуктивно-емкостной связью. Конструктивный расчет таких фильтров подобен расчету направленных ответвителей на свя­ занных линиях [14], [16].

90

Схематичеокое изображение внутренних проводников ПЗФ на связанных полосковых линиях дано рис. 29, б. Короткозамыкающие пластины каждого четвертьволнового резона­

Рис. 29. Варианты конструктивных схем коаксиального ПЗФ с четвертьволновыми связями (а) и полоскового ПЗФ на связанных линиях (б).

Пр и ме р 3. Рассчитать волноводный ПЗФ с четверть­ волновой связью между резонаторами по следующим дан­ ным: частота бесконечного затухания f0= 10,0 ГГц; затухание

дартный волновод 3-сантиметрозого диапазона с размерами аХ Ь = 23x10 мм2. Вычисляем длину волны в волноводе

Выбираем в качестве фильтра-прототипа чебышевский фильтр с пульсациями в полосе пропускания АМИН — 0,5 дБ и находим нормированные частоты Qi и П0 (причем £2 i = l).

91

Так как закон преобразования частоты для ПЗФ обратен закону преобразования для ППФ, то Qa может быть найдена из формулы (44)

Находим требуемое число элементов фильтра-прототипа по формуле (36)

- I

arch

- 1

п >

arch-§r

= 2,6.

arch 2,5

Берем я = 3.

По формулам (34) находим вспомогательные коэффициенты

Так как Q& > 1, то изменение добротности из-за частотной зависимости соединительных отрезков можно не учитывать.

92

Выбираем за основу конструкцию фильтра рис. 26, в и определим длины резонансных камер /р и размеры индук-' тивных щелей в широкой стенке волновода. Из (47) реактив­ ная проводимость контура

Для отыскания размеров щелей выбираем высоту волновода резонансной камеры Ь\ равной высоте основного волно­ вода Ь, и по формуле (47) вычислим магнитную поляризуе-

93