Смугові фільтри НВЧ

Найпростіший СПФ – це резонансна діафрагма, тобто індуктивна і ємкісна діафрагми, поміщені в один перетин хвилеводу. Еквівалентна схема – паралельний коливальний контур, включений в лінію паралельно.

Резонансні діафрагми можуть бути різні (рис. 1.74). При резонансі ( ) , провідність контуру дуже риса і він не шунтує хвилевід. При частина ЕМЕ відбивається. У діафрагм із прямокутним вікном (рис. 1.74) резонанс настає при рівності хвильових опорів по напрузі прямокутного хвилеводу і вікна діафрагми, тобто при :

.Достоїнством СПФ на резонансній діафрагмі є простота конструкції, а недоліками - малі електрична міцність, вибірковість і добротність. Для підвищення вибірковості застосовують дві резонансні діафрагми, включені в хвилеводі на відстані одна від одної (рис.1.75).

Резонансну систему можна отримати не тільки включенням ємнісної й індуктивної діафрагм в один розріз хвилеводу, але і включенням двох або більш тільки ємнісних або індуктивних діафрагм включених у різні розрізи хвилеводу.

Частіше використовують індуктивні діафрагми (рис.1.70.б), оскільки вони не зменшують електричної міцності тракту.

Розглянемо принцип роботи такого фільтра. У вихідному стані в

лінії передачі режим хвиль, що біжать, і в кожнім розрізі на провідність лінії дорівнює хвильовий (рис.1.76.б). Помістимо в деякий розріз лінії 1 індуктивну діафрагму з на резонансній частоті (рис.1.76.в,г). Тоді на ділянці від генератора до перетину 1 установиться режим змішаних хвиль, а в перетині на провідність буде дорівнювати(рис.1.76. д,е).

, де .

Можна знайти найближчий розріз 2 убік генератори, у якому: , тобто, мнима складова вхідної провідності дорівнює по величині і протилежна за знаком мнимої складової . Якщо тепер у розрізі 2 помістити індуктивну діафрагму ідентичну першій, то в цьому перетині відбудеться компенсація реактивностей , тобто на ЕМХ проходить без відображень (рис.1.76.з),а при частина ЕМЕ буде відбиватися до генератора і чим більше відхилення частоти, тим більше відображення.

Навантажена добротність такого фільтра визначається співвідношенням:

; де - нормована реактивна провідність.

При >>1 і .

Довжини камер таких прохідних резонаторів визначаються співвідношеннями:

; .

Ці довжини більш просто визначити за допомогою кругової діаграми (рис.1.77).

Такі фільтри мають малу добротність ( <10). Для її підвищення застосовують індуктивні штирі (рис.1.70. а).

Багатокамерні смугові фільтри застосовують для збільшення вибірковості. Кількість камер , величину зв'язку між ними і добротність камер вибирають такими, щоб одержати необхідні АЧХ і ФЧХ.

Найбільше часто застосовуються багатокамерні фільтри з максимально плоскою АЧХ (рис.1.69, лінія 3): і з равнопульсуючою АЧХ (рис.1.69, лінія 2).

Конструкції багатокамерних фільтрів з чвертьхвильовими зв'язками на коаксіальних і смугових лініях приведені відповідно на рис. 1.78.а і 1.78.б.

У цих фільтрах рівнобіжні контури еквівалентної схеми смугового фільтра реалізуються за допомогою паралельно підключених до основної коаксіальної або смугової лінії короткозамкнених чвертьхвильових резонаторів.

Більш компактними багатокамерними фільтрами є фільтри на зв'язаних лініях передачі з хвилею Т. На рис.1.79 зображена конфігурація смужок однієї ланки такого фільтра на зв'язаних рівнобіжних смугових лініях, а на рис.1.79.б,в та 1.86.г -конфігурація смужок усього смугового фільтра.

У кожній ланці такого фільтра на інтервалі

здійснюється розподілений електромагнітний зв'язок між ділянками сусідніх короткозамкнених відрізків ліній. На еквівалентній схемі (рис.1.79.а) рівнобіжні контури відображають короткозамкнені відрізки смугових ліній, у які перетворюється система зв'язаних ліній при їхньому взаємному видаленні, а з'єднуючий контури відрізок довгої лінії відображає розподілений зв'язок між смужками.

На рис. 1.80 зображена топологія мікросмужкового фільтра на чвертьхвильових зустрічних стрижнях, закорочених на одному кінці (див. також рис. 1.86.в)