|
| |
|
Слаботочка Книги пример, в волноводном ППФ в центре полуволновых резонаторов разместить цилиндрические ДР, настроенные на частоты верхнего или (и) нижнего скатов, то их крутизна увеличится. Для формирования заданного вида АЧХ с несколькими всплесками затухания можно вводить двумодовые ДР, например, цилиндрические утолщенные ДР с Hon и колебаниями, кубические с поляриза-ционно-вырожденными Яш колебаниями либо крестообразные с двумя квази Яоц (Яш) типами колебаний. Увеличения крутизны скатов АЧХ можно добиться образованием между звеньями фильтра, кроме последовательных, дополнительных перекрестных связей, т. е. получением АЧХ эллиптического вида. При этом для уменьшения габаритов и массы целесообразно использовать ортогональные типы колебаний в ДР (двумодовые ДР). Упрощенная конструкция такого ППФ показана на рис. 3.25. Между соосно-расположенных ДР введены диафрагмы с крестообразными отверстиями связи. В каждом резонаторе могут независимо существовать два резонанса на ортогональных Ящ типах колебаний. Крестообразная диафрагма обеспечивает связь между соседними (например, горизонтальная щель) и несоседними звеньями (вертикальная щель этой же диафрагмы). Элементы связи (винты) между ортогональными типами колебаний резонатора на рисунке не показаны.  Рис. 3.25. Конструкция ППФ с диафрагмами между ДР Рис. 3.26. Конструкции ППФ с подавлением паразитных полос пропускания: а - ДР отличаются по форме; б - ДР отличаются размерами; е - резонаторы с различными размерами осевых отверстий Недостаток СВЧ-фильтров, реализованных на любых типах резонаторов - паразитные полосы пропускания, обусловленные высшими типами колебаний в резонаторах. В ППФ на ДР базовой конструкции паразитные полосы пропускания расположены близко и составляют примерно (1,3... 1,4) /о> где /о - центральная частота рабочей полосы пропускания. Однако этот недостаток можно устранить. Рассмотрим способы подавления паразитных полос пропускания в фильтрах на ДР. На рис. 3.26 показаны упрощенные конструкции ППФ, в которых приняты меры по подавлению паразитных полос пропускания, например, чередуются резонаторы, различающиеся по форме (цилиндрические и прямоугольные или прямоугольные и сферические и т. п.); по соотношению поперечных и продольных размеров (диаметр и толщина или толщина и ширина); по диаметру цилин- дрического отверстия, выполненного в центре резонатора. У ДР этих ППФ частоты основных низших Яоц и 111 типов колебаний совпадают. На этой частоте и формируется рабочая полоса пропускания. Высшие типы колебаний ДР имеют различные частоты (см. гл. 2), поэтому паразитная передача энергии через фильтр на этих частотах существенно ослаблена. Эффективным способом подавления паразитных полос пропускания в ППФ на ДР является нанесение поглотителя в определенных местах фильтра. Например, если в базовом фильтре с соосным расположением ДР круглый экран выполнить в виде набора металлических колец, между которыми оставить воздушный зазор, или в экране прорезать кольцевые щели, а сверху экрана нанести поглотитель, то на характеристике рабочей полосы пропускания это не скажется. В то же время все типы колебаний, наводя- nfhUnbllTihiih (Unff°ni   Рис. 3.27. Конструкции ППФ с подавлением паразитных полос пропускания с по-.ющью фильтров различных типов волн: а - фильтр о соосным расположением ДР; б - ППФ с планарным размещением ДР Рис. 3 28. Конструкция ППФ с металлическими стержнями между резонаторами щие в экране продольные токи проводимости, будут излучать энергию в поглотитель и не переносить ее на выход фильтра. Затухание в паразитных полосах пропускания возрастает при этом на 20 дБ и более. Иногда для подавления паразитных полос пропускания используют фильтры различных типов колебаний, которые помещают в ППФ между ДР, например, тонкие штыри - диафрагмы специальной формы, которые на основной тип колебаний резонатора не влияют, а волны высших типов колебаний, распространяющиеся по фильтру, отражаются от них. На рис. 3.27 изображены ППФ, у которых между ДР размещены диафрагмы, представляющие собой решетки из тонких проводников. Очевидно, что высшие типы волн, имеющие электрическую составляющую, направленную вдоль проводников этих решеток, будут отражаться назад, т. е. для них они представляют режекторные фильтры. Для волн основного типа, не имеющих этой составляющей, такие диафрагмы препятствием не являются. Введение определенным образом тонких металлических стержней между ДР в фильтре с их планарным расположением (рис. 3.28) позволяет изменять величину связи между резонаторами. Причем, если концы стержня соединены с экраном, то связь уменьшается, а изолированный от экрана стержень увеличивает связь между резонаторами, т. е. полоса пропускания фильтра изменяется без изменения его длины. Таким образом, введение стержней, соединенных с корпусом, уменьшает длину фильтра из-за уменьшения расстояния между ДР. Этот факт можно объяснить следующим образом. Введение стержня искажает распределение поля основного типа колебаний ДР. При этом вблизи середины стержня возможно образование минимума магнитного поля. Этому способствуют закорачивание стержня на концах и его длина, близкая к половине дли- ооопооо    Рис. 3.29. К пояснению изменения ширины полосы пропускания ППФ с помощью тонких металлических (диэлектрических) стержней (а) и изолированных стержней (б) Рис. 3.30. Конструкция ППФ с комбинированным (соосное и планарное) разм/-щением ДР: 1, 2, 4, б - резонаторы; 3 - отверстие связи между резонаторами 3. 4 ны волны В ДР. На рис. 3.28, б показано распределение полей для нижней и верхней частот расщепленного основного колебания системы. Вокруг стержня (вблизи его) существует магнитное поле, направленное против магнитного поля, связывающего резонаторы. В результате этого суммарный ток проводимости в стержне, а следовательно, и потери в нем незначительны. Поэтому введением закороченного на корпус тонкого стержня (рис. 3.29, а) можно уменьшить общую длину фильтра, не ухудшая его электрических характеристик. Например, трехзвенный фильтр в 8-сантиметровом диапазоне длин волн cW = 1,3 % и 0,8 дБ без штырей имеет размеры 72 х 30 X 20 мм. Введение штырей уменьшает его длину до 50 мм с сохранением всех его электрических характеристик. В то же время введение диафрагмы между ДР, уменьшающее длину до 50 мм, приводит к увеличению потерь до 0,95 дБ. Изолированный от экрана стержень, помещенный между ДР (рис. 3.29, б), приводит к увеличению связи между резонаторами, что иногда можно использовать для расширения полосы пропускания фильтров. Очевидно, подключая штыри через p-i-n диоды, можно электронно управлять шириной полосы пропускания. На рис. 3.30 показана конструкция компактного фильтра, сочетающего в себе соосное и планарное расположение ДР. В таких фильтрах, во-первых, уменьшается число паразитных полос пропускания, во-вторых, удобно осуществлять связь между несосед- 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 [27] 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 |