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 верхоїти 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.