Синтез ППФ на полуволновых резонаторах СПЛ

Схематическое изображение рассматриваемого ППФ показано на рис. 3.11.1. Рассмотрим порядок его синтеза на примере.

Рис. 3.11.1. ППФ из полуволновых резонаторов на СПЛ с боковой связью

Пусть требуется рассчитать ППФ c чебышевской АЧХ и со следующими параметрам:

Полностью порядок синтеза фильтра виден из рис. 3.11.2, на котором приведен код соответствующей программы, при этом ужесточено требование к

. Толщина центрального проводника равна 0 (т. е. много меньше расстояния между заземленными пластинами).

Рис. 3.11.2. Синтез ППФ из полуволновых резонаторов

АЧХ фильтра показана на рис. 3.11.3 и 3.11.4. Как видно, конструкция фильтра тоже требует корректировки – увеличения длины резонаторов.

3.12. Синтез ППФ с параллельными четвертьволновыми

короткозамкнутыми шлейфами и четвертьволновыми

Схематическое изображение рассматриваемого ППФ показано на рис. 3.12.1.

Рис. 3.12.1. ППФ с параллельными четвертьволновыми короткозамкнутыми шлейфами (резонаторами) и четвертьволновыми линиями связи

Рассмотрим порядок его синтеза на примере. Пусть требуется рассчитать ППФ c баттервортовской АЧХ и со следующими параметрам:

. Процесс синтеза сводится к следующему.

1. Находим

. Нормированные частоты

при вычислениях порядка фильтра n в программах 3.1.3. и 3.1.4. определяются для ПЗФ как

2. Для баттервортовского типа аппроксимации АЧХ определяем требуемый порядок n, а также значения элементов нормированного фильтра-прототипа НЧ, используя программу, приведенную на рис. 3.1.3. При синтезе ужесточаем требования к АЧХ и принимаем

3. Находим минимальную собственную добротность четвертьволновых шлейфов (резонаторов) ППФ

4. Выполняем преобразование значения нормированных элементов фильтра-прототипа НЧ в элементы ППФ. Код программы, выполняющей все перечисленные выше действия, показан на рис. 3.12.2. Выбирая значение конструктивного параметра d, можно, в известной мере, изменять волновые сопротивления шлейфов и линий связи.

Рис. 3.12.2. Синтез ППФ с параллельными четвертьволновыми

короткозамкнутыми шлейфами и четвертьволновыми

АЧХ рассчитанного фильтра изображены на рис. 3.12.3 и 3.12.4. Очевидно, что АЧХ удовлетворяет исходным требованиям, за исключением величины

. Для преодоления этого недостатка, очевидно, следует при реализации фильтра брать резонаторы с большим значением собственной добротности

У данного типа полосового фильтра, как видно из рис. 3.12.4, также имеются паразитные полосы пропускания на частотах нечетно кратных

3.13. Синтез ППФ на спиральных резонаторах [1 (c. 224-234),

Спиральный резонатор представляет собой четвертьволновой отрезок провода (обычно круглого сечения), завитый в спираль (однослойный соленоид) и заключенный в металлический экран круглого или квадратного сечения, как показано на рис. 3.13.1, где показаны два наиболее распространенных способа подключения спирали к экрану. При квадратном сечении ППФ на спиральных резонаторах имеет несколько меньшие диссипативные потери при тех же внешних габаритах.

Рис. 3.13.1. Спиральный резонатор с экраном круглого а)

Для обеспечения жесткости спирали, если жесткости провода спирали недостаточно, используют склейку витков между собой и намотку спирали на каркас.

Одна из конструкций ППФ на спиральных резонаторах с экраном квадратного сечения представлена на рис. 3.13.2, где одна из внешних связей выполнена емкостной, а другая – кондуктивной. Кроме указанных двух видов внешних связей, применение также находит и внешняя связь в виде петли связи.

Рис. 3.13.2. Конструкция ППФ на спиральных резонаторах

Регулировка собственных резонансных частот отдельных резонаторов осуществляется с помощью винтов. Такой же выполнена регулировка межрезонаторных связей, которые в показанной конструкции реализуются в пучности электрического поля. Распространение нашла также конструкция, когда межрезонаторная связь реализуется в пучности магнитного поля. Ниже приводится порядок синтеза ППФ на спиральных резонаторах, у которого межрезонаторная связь реализуется в пучности магнитного поля, а внешние связи выполняются кондуктивными.

Рассмотрим порядок синтеза ППФ на спиральных резонаторах на примере. Пусть требуется рассчитать конструкцию ППФ на спиральных резонаторах по следующим параметрам:

. Спираль будет крепиться на фторопластовый каркас с толщиной стенки

, диэлектрическая проницаемость которого

. Процесс синтеза состоит из следующих этапов.

1. Находим

. Нормированные частоты

при вычислениях порядка фильтра n в программах 3.1.3. и 3.1.4. определяются для ППФ как

2. Выбираем чебышевский тип аппроксимации АЧХ и определяем требуемый порядок n, а также значения элементов нормированного фильтра-прототипа НЧ, используя программу, показанную на рис. 3.13.1. При расчетах ужесточаем требования к АЧХ и принимаем,

Рис. 3.13.3. Программа синтеза ППФ на спиральных резонаторах

3. Вычисляем требуемую собственную добротность резонаторов и рассчитываем конструкцию фильтра, как показано на рис. 3.13.3.

ППФ на спиральных резонаторах нашли широкое распространение на стыке ВЧ и СВЧ. В этом диапазоне частот LC элементы получаются либо трудно реализуемыми из-за своей малой величины, либо обладают недостаточно высокой добротностью, а распределенные элементы другой конструкции (за исключением использующих материалы с высоким значением диэлектрической проницаемости) обладают слишком большими габаритами.

Схематическое изображение ППФ на встречных стержнях показано на рис. 3.14.1, причем схема а) рекомендуется для относительных полос пропускания до 30%, а схема б) – для относительных полос пропускания свыше 30%. Электрическая длина каждого резонатора на

составляет

. В схеме рис. 3.14.1 а) крайние стержни являются трансформаторами сопротивлений.

Связь между резонаторами осуществляется через краевые поля соседних резонаторов, а связью между несоседними резонаторами пренебрегают. С практической точки зрения такое допущение вполне приемлемо.

Синтез ППФ на встречных стержнях выполняется теми же четырьмя, описанными в разделе 3.1, этапами. При этом последний этап удобно разбить на два подэтапа:

4.1. Рассчитываются собственные (относительно земли) и взаимные (между соседними резонаторами) погонные емкости стержней решетки.

4.2. Выбирается конструктивное исполнение стержней (как правило, это СПЛ со стержнями прямоугольного или круглого сечения, либо НСПЛ) и вычисляются геометрические размеры стержней и расстояния между ними (относительные или абсолютные).

В данном разделе будут описаны 1, 2, 3 этапы синтеза и 4.1 подэтап синтеза ППФ на встречных стержнях, а подэтап 4.2 будет рассмотрен отдельно в разделе 3.16.

Пусть требуется рассчитать конструкцию ППФ на встречных стержнях по следующим параметрам:

Полностью реализация процедуры синтеза (с 1-го этапа по под-этап 4.1) для чебышевского типа аппроксимации АЧХ и схемы рис. 3.14.1 а) показана на рис. 3.14.2 (схемы а) и б) соответственно). АЧХ рассчитанного ППФ показана на рис. 3.14.3. Вопросы конструктивного исполнения и расчета параметров конструкции будут рассмотрены в разделе 3.16.

Второй пример расчета ППФ на встречных стержнях, выполненного по схеме рис. 3.14.1 б), показан на рис. 3.14.3 б), а исходные требования были следующими:

Схематическое изображение гребенчатого ППФ дано на рис. 3.15.1. Электрическая длина каждого резонатора на

менее

. В схеме рис. 3.15.1 а) крайние стержни служат трансформаторами сопротивлений. Схема рис. 3.15.1 б) обладает меньшими габаритами по сравнению со схемой рис. 3.15.1 а).

Порядок синтеза гребенчатых ППФ идентичен порядку синтеза встречно-стержневых ППФ, рассмотренных в разделе 3.14, и поэтому ограничимся рассмотрением примера синтеза.

Пусть требуется рассчитать конструкцию гребенчатого ППФ по следующим параметрам:

Полностью реализация процедуры синтеза (с 1-го этапа по подэтап 4.1) для чебышевского типа аппроксимации АЧХ показана на рис. 3.14.2 (схемы а) и б) соответственно). Вопросы конструктивного исполнения и расчета параметров конструкции будут рассмотрены в разделе 3.15. При выборе электрической длины стержней гребенчатого ППФ следует учитывать её взаимосвязь с собственной добротностью резонатора (см. раздел 4.3).

3.16. Определение геометрических размеров стержней

встречно-стержневых и гребенчатых ППФ [1, 18, 19, 29]

Настоящий раздел посвящен определению геометрических размеров встречно-стержневых и гребенчатых ППФ, имеющих поперечное сечение, как показанно на рис. 3.16.1. На рис. 3.16.1 нумерация стержней может начинаться с 1-го номера и заканчиваться n-ым. В указанных на рис. 3.16.1 обозначениях справедливы следующие равенства:

Рис. 3.16.1. Поперечное сечение решетки из параллельно связанных

линий а) – прямоугольных, б) – круглых, в) – на НСПЛ

Предположим, что в результате синтеза (по разделам 3.14 или 3.15) стали известны нормированные собственные

, (

или

) и взаимные

(

или

) погонные емкости стержней. Требуется определить:

1. Для рис. 3.16.1 а) и c) – значения

(

или

) и

(

или

соответственно).

2. Для рис. 3.16.1b) – значения

(

или

) и

(

или

соответственно).

Код программы для решения поставленной задачи представлен на рис. 3.16.2, 3.16.3 и 3.16.4.

Рис. 3.16.2. Программа расчета значений

для прямоугольных стержней рис. 3.16.1, а) (гребенчатый фильтр из раздела 3.15)

Рис. 3.16.3. Программа расчета значений

для круглых стержней рис. 3.16.1, b) (гребенчатый фильтр из раздела 3.15)

Рис. 3.16.4. Программа расчета значений

для НСПЛ

рис. 3.16.1, c) (гребенчатый фильтр из раздела 3.15)

АЧХ рассчитанного гребенчатого ППФ на прямоугольных стержнях представлена на рис. 3.16.5, где прерывистая линия – для случая, когда концевые ёмкости равны расчётным по 1.4356 пФ, а непрерывная линия – для случая, когда концевые ёмкости равны 1.64 пФ для крайних резонаторов и 1.616 пФ – для внутренних резонаторов. Сравнить АЧХ рис. 3.16.5 можно с данными, приведёнными в [1, с. 426].

Рис. 3.16.5. АЧХ рассчитанного гребенчатого ППФ

3.17. Синтез ПЗФ с параллельными четвертьволновыми

разомкнутыми шлейфами и четвертьволновыми линиями связи [16 (c. 126-131), 19 (с. 204-209)]

Схематическое изображение рассматриваемого ППФ показано на рис. 3.17.1. Рассмотрим порядок синтеза его на примере.

Рис. 3.17.1. ПЗФ с параллельными четвертьволновыми

разомкнутыми шлейфами и четвертьволновыми линиями связи

Пусть требуется выполнить синтез ПЗФ, который должен удовлетворять следующим параметрам:

Порядок синтеза фильтра виден из рис. 3.17.2, на котором приведен код соответствующей программы, при этом ужесточено требование к

. АЧХ рассчитанного фильтра показана на рис. 3.17.3.

Как видно, АЧХ фильтра вполне удовлетворяет исходным требованиям.

Рис. 3.17.2. Синтез ПЗФ с параллельными четвертьволновыми

разомкнутыми шлейфами и четвертьволновыми линиями связи для

Рис. 3.17.3. АЧХ ПЗФ с параллельными четвертьволновыми

резонаторами и четвертьволновыми линиями связи

ЧТО ТАКОЕ УВЕРЕННОЕ ПОВЕДЕНИЕ В МЕЖЛИЧНОСТНЫХ ОТНОШЕНИЯХ? Исторически существует три основных модели различий, существующих между...

Система охраняемых территорий в США Изучение особо охраняемых природных территорий(ООПТ) США представляет особый интерес по многим причинам...

Живите по правилу: МАЛО ЛИ ЧТО НА СВЕТЕ СУЩЕСТВУЕТ? Я неслучайно подчеркиваю, что место в голове ограничено, а информации вокруг много, и что ваше право...

ЧТО ПРОИСХОДИТ, КОГДА МЫ ССОРИМСЯ Не понимая различий, существующих между мужчинами и женщинами, очень легко довести дело до ссоры...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: