ФІЛЬТРИ НАДВИСОКИХ ЧАСТОТ ТА РОЗРЯДНИКИ

Частотні фільтри призначені для пропускання коливань певної частоти. Вони являють собою відрізки хвилеводів з реактивними діафрагмами або штирями.

Залежність потужності, що проходить через фільтр, від частоти визначається частотною характеристикою

,

де Р_о та Р − потужність на вході та виході фільтра відповідно.

Найпростішим смуговим фільтром є резонансна діафрагма, яка складається з ємнісної та індуктивної діафрагми. Її еквівалентна схема являє собою паралельний коливальний контур (рис. 2.32).

При f=f_o опір контуру дорівнює нескінченності і резонансна діафрагма не впливає на розповсюдження енергії. При відхиленні частоти від власної частоти діафрагми (f_o) остання набуває індуктивну або ємнісну провідність і частка енергії від неї відбивається.

Таким чином, резонансна діафрагма є смуговим частотним фільтром. Частотна характеристика такого найпростішого смугового фільтра наведена на рис. 2.33.

Власна (резонансна) частота діафрагми залежить від форми та розмірів її вікна (рис. 2.34).

Фільтр з однією резонансною діафрагмою має низьку вибірковість, тому застосовують фільтри з декількома діафрагмами або штирями. Такі багатокамерні фільтри еквівалентні зв’язаним контурам і мають добру вибірковість при необхідній смузі пропускання.

Основними типами фільтрів НВЧ є резонансні відрізки ліній передачі, розімкнені, короткозамкнені або навантажені на реактивні опори.

Як відомо, резонансні властивості мають короткозамкнені або розімкнені відрізки ліній, довжина яких кратна цілому числу четвертей хвилі. Добротність резонансного відрізка лінії з Т-хвилею визначається за формулою

,

де α – загасання у лінії.

Добротність коаксіальних та мікросмужкових резонаторів у дециметровому діапазоні становить 250...400. У резонаторів з повітряним заповненням добротність підвищується до 5000...6000, тому що немає втрат у діелектрику.

Для хвилеводних резонаторів добротність можна розрахувати за формулою

.

У сантиметровому діапазоні хвиль може бути більше 10000.

На рис. 2.35 наведені технологія напівхвильового резонатора у смужковому виконанні та його еквівалентна схема.

Якщо змістити центр резонатора, змінити величину , то змінюється зв’язок резонатора з лінією. Чим більше тим, більше навантажена добротність резонатора.

Резонатор хвилеводний у вигляді відрізка хвилеводу , обмеженого індуктивними діафрагмами з нормованою провідністю наведено на рис. 2.36.

Довжина вибирається залежно від нормованої провідності

На рис. 2.37 наведений смуговий пропускаючий фільтр на хвилеводі з чвертьхвильовими зв’язками.

Реактивна провідність створюється решіткою з трьох індуктивних штирів. Ємнісні гвинти, що розміщені у центрі кожного резонатора, призначені для резонансної експериментальної настройки фільтра.

На рис. 2.38 наведений прохідний резонатор на зв’язаних смужкових лініях. Резонансні відрізки зв’язані між собою розподіленими електричним та магнітним зв’язком. Зв’язок визначається шириною, товщиною смуг, відстанню між смужками та відстанню перекриття.

Конструкція фільтра, його еквівалентна схема та частотна характеристика наведені на рис. 2.39, а,б,в.

Часто фільтри, які мають декілька резонансних діафрагм виконують роль високочастотного розрядника. У цьому випадку камера герметизується та заповнюється інертним газом.

Під час передавання по хвилеводу малої потужності розрядник виконує роль частотного фільтра, а при великій потужності відбувається іонізація газу (високочастотний розряд). Це еквівалентно короткому замиканню вікна зв’язку. Тому енергія через розрядник не проходить.

Розрядники широко застосовуються на практиці, наприклад, для захисту приймача від потужних сигналів передавача в антенних перемикачах.