ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Плавио-ступенчатые фильтры из "Оптимальный синтез устройств СВЧ с Т-волнами " Структура ТС на основе плавной НЛП приведена на рис. 9.1. Согласование комплексных сопротивлений генератора и нагрузки общего вида возможно только в конечной полосе частот, и по этой причине формальная постановка задачи оптимизации ТС вполне аналогична приведенной в гл. 7. Если сопротивления генератора й нагрузки чисто активны и не зависят от частоты, их согласование возможно в полубесконечном диапазоне частот. [c.228] На рис. 9.3,6 приведены АЧХ и функции волнового сопротивления, соответствующие различным значениям к в (9.1) при п=1. Во всех случаях VI в (9.1) выбиралось так, что ро=р(0) / ро= =р(0. =1, 2. Случай =1 соответствует обычному экспоненциальному ТС [9], случаи к 2 имеют практический интерес. Соответствующие таким значениям к ТС могут быть использованы тогда, когда применение чебышевских ТС нежелательно из-за наличия Скачков волновых сопротивлений на концах НЛП [9]. [c.230] Аналогично (9.1) могут быть заданы способы параметризации N(y, г), позволяющие реализовать асимптотически монотонные характеристики Г(Р) [190]. Впервые возможность реализации ТС с монотонными характеристиками Г(Р) при конечной общей длине ТС была указана в [85]. [c.230] Возможность применения одиночных НЛП для построения фильтров СВЧ показана довольно давно [277, 278], однако до последнего времени почти не было работ, в которых были бы получены результаты теоретического и экспериментального исследований таких фильтров, представляющие практический интерес. Исключением, пожалуй, являются [59, 178]. В первой из них с помощью графоаналитических методов изучены ФГ на периодической экспоненциальной ЛП. Во второй рассмотрены возможности применения отрезков НЛП в качестве инверторов и резонаторов фильтров, проведено экспериментальное исследование некоторых типов фильтров. Следует отметить, что результаты [59, 178] получены без использования каких-либо формализованных процедур оптимизации, гарантирующих оптимальность частотных характеристик фильтров. Это не позволяет сделать общие выводы о возможностях фильтров на НЛП, их достоинствах и недостатках. [c.231] В данном параграфе рассматриваются ФГ и полосовые фильтры (ПФ) с оптимальными частотными характеристиками рабочего затухания. Обсуждаются полученные результаты, а также возможности практического использования фильтров. Структура фильтров схематически показана на рис. 9.1. Между генератором и нагрузкой включен отрезок НЛП, волновое сопротивление которого описывается функцией р г). Оптимизация фильтра сводится к нахождению функции р(г) НЛП, реализующей требуемые частотные характеристики затухания при передаче сигнала от генератора к нагрузке. [c.231] Так же, как и в гл. 7, ограничимся рассмотрением наиболее распространенного случая, когда сопротивления генератора и нагрузки являются чисто активными и равными друг другу (ро=1 R = ). При этом рабочее затухание 4-полюсника (неоднородной ЛП), включенного между генератором и нагрузкой, равно нулю на постоянном токе. Это свойство определяет возможность использования НЛП в схеме, показанной на рис. 9.1, преимущественно как фильтра нижних частот или ФГ. [c.231] Результаты оптимизации ФГ для ро = 1 т= и 0ср=О,5Х X (01+02) =360° приведены в табл. 9.1, где использованы обозна чения 0 =[2(02—01)/(02+0 )] 100%—относительная полоса про пускания фильтра р — номер последней заграждаемой гармони ки и — длины отрезков однородных ЛП и экспоненциальных ре зонаторов. Значения 0з, 04 задаются так же, как в гл. 7 0з=201 04=р02. Характеристика рабочего затухания, соответствующая одному из вариантов табл. 9.1, показана на рис. 9.5. Отметим что, как и для ступенчатых ФГ, возможны два варианта испол нения фильтров на НЛП — прямой и инверсный. Для первого ва рианта функция волнового сопротивления НЛП рп(г) определя ется как рп(г)=рор(г), где функция р(г) находится в соответст ВИИ с данными табл. 9.1 ро — волновое сопротивление подводя щих ЛП для второго варианта функция р (г)=р2о/рп(г). Это замечание относится также ко всем типам, фильтров, рассмотренным далее. Из сравнения результатов табл. 9.1 с данными [59] видно, что при одинаковом числе экспоненциальных резонаторов удалось расширить полосу пропускания, заградить большее число гармоник и увеличить значение заграждения з при меньшем значении затухания в полосе пропускания. Более подробно результаты оптимизации фильтров приведены в [60, 61]. [c.233] Наряду с симметричными экспоненциальными резонаторами, показанными на рис. 9.4,6, при построении фильтров могут быть использованы также и несимметричные резонаторы. Такие резонаторы также образованы соединением двух отрезков НЛП с экспоненциальными законами изменения волнового сопротивления, но длины этих отрезков /р1, /рг уже не равны друг другу (рис. 9.4,в),. Использование несимметричных резонаторов позволяет увеличить число варьируемых параметров при оптимизации ФГ, поскольку вместо одной общей длины резонатора могут варьироваться длины /рь /р2 составляющих его отрезков НЛП. Однако, как показывают численные эксперименты, оптимальные решения, полученные для резонаторов обоих типов, практически совпадают [61], т. е. применение несимметричных резонаторов для построения фильтров выгод не дает. [c.233] Полосовые фильтры. Использование НЛП в схеме, показанной на рис. 9.1, наиболее выгодно при построении фильтрой, рабочее затухание которых равно нулю на постоянном токе. К таким фильтрам ПФ не относятся. Если отказаться от требования наличия полюса у функции рабочего затухания на постоянном токе, НЛП можно применять также и для построения ПФ. [c.234] Воспользуемся плавно-ступенчатым способом параметризации, приводящим к конструкции фильтра, в некотором смысле близкой к конструкции ФГ на основе ступенчатых линий класса I. Соединим отрезки ЛП с постоянным волновым сопротивлением отрезками неоднородных ЛП с экспоненциальным законом изменения волнового сопротивления так, чтобы функция волнового сопротивления (в отличие от случая ступенчатого ФГ) была непрерывной (рис. 9.8). При а- 0 плавно-ступенчатый фильтр переходит в ступенчатый фильтр класса I с равными длинами отрезков однородных ЛП, при а- 1 получаем фильтр рассмотренного выше типа. Практически целесообразно полагать, а=0,5. [c.237] Результаты оптимизации ФГ на основе плавно-ступенчатых НЛП приведены в табл. 9.3. Обозначения в табл. 9.3 аналогичны использованным ранее. Как и в предыдущих случаях, ро=1 (см, рис. 9.1). Функции рабочего затухания и волнового сопротивления ФГ показаны на рис. 9.7 (кривые 3). По сравнению,со ступенчатыми ФГ класса I изученный тип фильтра отличается несколько большими продольными размерами и большими значениями волновых сопротивлений отрезков однородных ЛП. Сравнение фильтров на основе плавно-ступенчатых НЛП с фильтрами на экспоненциальных резонаторах [59] свидетельствует о существенном улучшении частотных характеристик фильтров в полосах пропускания и заграждения. [c.237] Приведем результаты экспериментального исследования плавно-ступенчатого ФГ. Исследованный ФГ является аналогом 9-ступенчатого ФГ класса I (т=9). Полоса пропускания ФГ 1,02. .. 1,38 ГГц. Фильтр должен подавлять четыре гармоники сигнала (по уровню 35 дБ), поступающего на его вход. Максимальное значение КСВ в полосе пропускания 1,15, затухание —не более 0,02 дБ. Отметим, что результаты, приведенные в табл. 9.3, полу-Т1ены без учета диссипативных потерь в НЛП, поэтому потери в полосе пропускания ФГ будут несколько больше. [c.237] Вернуться к основной статье