Хвилевідні фільтри типів хвиль

(ниже нумерація рисунков соответствует лекционной)

Ці фільтри призначені для пропущення по багатохвильовому хвилеводу хвилі робочого типу і придушення хвиль інших типів. За принципом дії розрізняють випромінюючі, поглинаючі і фільтри, що відбивають.

У випромінюючому фільтрі використовують систему щілин, прорізаних у стінках хвилеводу таким чином, щоб енергія хвилі робочого типу не випромінювалася з них, а енергія типів хвиль, що придушуються, випромінювалася. Одна з конструкцій таких фільтрів представлена на рис.1.69. Фільтр складається з набору почергових металевих і діелектричних кілець, що мають загальну вісь.

Вузькі кільцеві щілини між металевими кільцями практично не впливають на умови поширення симетричних хвиль , що мають на стінках тільки кільцеві поверхневі струми. Хвилі всіх інших типів мають подовжню складову струму, що перериває кільцеві щілини. Енергія цих хвиль інтенсивно випромінюється з хвилеводу через щілини. Розглянутий фільтр застосовується в багатохвильових круглих хвилеводах, призначених для передачі ЕМЕ на великі відстані з малими втратами на хвилі .

Загальний принцип побудови поглинаючих і фільтрів типів, що відбивають, хвиль полягає в розміщенні в поперечному перерізі хвилеводів ґратів з тонких поглинаючих пластин або провідників, орієнтованих ортогонально лініям Е хвилі робочого типу, унаслідок чого ця хвиля не збуджує в ґратах струм і проходить крізь них майже без відображення. З іншого боку, хвилі типів, що придушуються, що мають складову Е, спрямовану уздовж пластин або провідників, збуджують у них струми і поглинаються ґратами, якщо вони виконані з поглинаючих пластин, або відбиваються, якщо з провідників. На рис.1.70-1.72 приведені найбільш розповсюджені конструкції ґрат для придушення відповідно хвиль , і .

Якщо як робочу хвилю в круглому хвилеводі використовується , наприклад, в обертовому зчленуванні, зображеному на рис. 1.18.б, то необхідно приймати міри до придушення . У цьому випадку застосовуються фільтр, що відбиває, у вигляді резонансного кільця (рис.1.73).

Хвиля не наводить у кільці струм і кільце мало впливає на її поширення. Хвиля збуджує в кільці великі струми, що веде до її відображення.

Для кільце має еквівалентну схему представлену на рис.1.73.в. Ємності обумовлені концентрацією зарядів у верхній і нижній частині кільця, а індуктивності струмами, що протікають по кільцю, тобто схема представляє послідовний коливальний контур (рис.1.73 г).

Якщо настроїти його в резонанс, то відбудеться відображення хвилі . Резонанс спостерігається, якщо довжина кільця дорівнює довжині хвилі генератора. Кріпиться кільце діелектричними або металевими (довжиною ) стрижнями. В останньому випадку стрижні повинні бути перпендикулярні електричним силовим лініям.

Смуга пропущення залежить від товщини кільця. При її збільшенні смуга збільшується, але при цьому збільшується відображення хвилі .

Іншим, широко розповсюдженим фільтром типів хвиль, в обертовому зчленуванні на хвилі є фільтр у виді короткозамкненого шлейфа.

Короткозамкнений шлейф – закороченный відрізок круглого хвилеводу – співвісного з основним хвилеводом (рис.1.74). Якщо

, то в розрізі а-б для буде розрив лінії. При цьому частково відбивається хвиля .

Щоб придушити хвилю не створюючи відображень робочій хвилі , необхідно задовольнити 2-м вимогам:

.

При цьому в розрізі а-б для хвилі буде коротке замикання і відображення не буде. Для виконання цієї умови необхідно, щоб

, .

Шестиполюсники СВЧ

Шестиполюсники СВЧ (рис.1.75) являють собою з'єднання трьох хвилеводів і тому називаються трійниками. Основне призначення трійників – розподіл (підсумовування) ЕМХ.

Найбільше поширення одержали трійники на прямокутних, коаксіальних і смугових хвилеводах. Ці пристрої є самими численними елементами і дозволяють створювати розгалужені хвилевідні тракти.

Основні властивості взаємного шестиполюсники без утрат, описуваного симетричною унітарною матрицею розсіювання, полягає в наступному:

1) у загальному випадку він є неузгодженим, тобто

, , ;

2) за допомогою зовнішніх пристроїв, що погодять, або зміною внутрішньої структури шестиполюсника можна погодити тільки одне (будь-яке) плече, у той час як інші два залишаться неузгодженими, тобто із трьох коефіцієнтів відображення , , і тільки один з них може стати рівним нулеві;

3) при подачі сигналу в погоджене плече коефіцієнт розподілу потужності між іншими плічми забезпечується будь-який.

Крім розподілу і підсумовування потужності шестиполюсники застосовуються в пристроях комутації ЕМХ, у поляризаційних фільтрах і в розглянутих раніше погоджуючих пристроях (шлейфах) і частотних фільтрах.