Дипломная работа: Коммутационно-фильтровое устройство радиолокатора непрерывного излучения с частотной манипуляцией и модуляцией

мм

После определения всех и определяются конструктивные размеры ВДФ в целом, согласно рис. , при этом расстояния между диэлектрическими слоями и равны.

Проведённый приближённый расчёт приемлем для расчёта фильтров с полосой пропускания менее 5%.

Способы возбуждения ВДФ и особенности синтеза входных звеньев. Возбуждение ВДФ может быть осуществлено различными способами: при помощи стандартных прямоугольных волноводов; волноводов, заполненных диэлектриком с проницаемостью , коаксиально-волноводными переходами, выполненными в виде петель и штырей возбуждения; штырями, связанными с микрополосковыми и копланарными линиями (рис). Различные варианты возбуждения имеют специфические особенности и, по-видимому, вряд ли могут быть строго рассчитаны на основе единого подхода.

Приближённые эквивалентные схемы, соответствующие различным вариантам возбуждения, в большинстве случаев могут быть сведены к общему представлению сочленения ВДФ и подводящей линии в виде шунтирующей проводимости (рис. ). Величина проводимости находится приближёнными электродинамическими методами или экспериментально.

Способы возбуждения ВДФ

а – прямоугольным волноводом; б – заполненным прямоугольным волноводом; в – сопряжение с коаксиальным трактом при помощи петли; г - сопряжение с коаксиальным трактом с помощью штыря; д – сопряжение с микрополосковой линией; е – сопряжение с копланарной линией.

Рассмотрим влияние реактивностей, включенных на входе и выходе обобщённого звена, на его основные параметры. Обозначим матрицу передачи шунтирующей проводимости . Тогда результирующая матрица соединения

где ; b-ненормированная проводимость; -матрица передачи обобщённого резонансного звена. Выполняя операцию умножения, получим из:

Обобщённое звено с шунтирующими проводимостями на входе и выходе

; ;

;

;

.

Запишем элемент волновой матрицы передачи для обобщённого звена с шунтирующей проводимостью на входе и выходе:

;

; ; .

Частотные характеристики обобщённого звена с индуктивными проводимостями на входе и выходе, рассчитанные по, приведены на рис. . Увеличение величины проводимости приводит к повышению резонансной частоты и увеличению внешней добротности звена. Включение на входе и выходе обобщённого звена ёмкостной реактивности, напротив, приводит к уменьшению внешней добротности при увеличении (рис. ). Влияние ёмкостной реактивности имеет более сложный характер по сравнению с индуктивной. При достижении нормированной проводимости значения характер её влияния резко меняется и при нагруженная добротность резко увеличивается по мере возрастания , резонансная частота при этом уменьшается. Такое влияние ёмкостной реактивности при больших величинах объясняется её шунтирующим действием на входе и выходе звена. Очевидно, что неограниченное увеличение в пределе приведёт к случаю ВДР, ограниченного металлическими торцевыми стенками. В дальнейшем рассмотрении случай больших с ёмкостным характером не представляет практического интереса, так как ёмкостные винты используются лишь для незначительной подстройки параметров связи и их проводимость . Заметим, что при больших значениях винт уже обладает резонансными свойствами, что может приводить к возникновению неконтролируемых паразитных полос пропускания в многозвенных фильтрах. Глубина погружения винта не превышает обычно половины высоты волновода [ ].

Получим условие резонанса обобщённого звена с учётом проводимости на входе и выходе в форме, удобной для синтеза, приравняв к нулю в формуле:

.

На рис. приведены зависимости резонансных электрических длин обобщённых звеньев от индуктивной нормированной реактивности . Увеличение реактивности приводит к увеличению , обеспечивающей резонанс на заданной частоте. Пределы изменения электрической длины определяются из решения задачи о собственных частотах для ВДР с металлическими торцевыми стенками и уравнения ( ), определяющего резонансные условия обобщённого звена без шунтирующих проводимостей. Максимально достижимое значение соответствует случаю короткого замыкания обобщённого звена и может быть определено по формуле

,

где , - продольные волновые числа в диэлектрическом слое и запредельном волноводе. В соответствии с ( ) при отсутствии переотражений

.

Анализ ( ) и ( ) показывает, что диапазон изменения в значительной мере зависит от длины запредельного волновода и при удалении точек подключения шунтирующих проводимостей их влияние на длину резонансного слоя уменьшается и в пределе, когда , равны электрической длине диэлектрического слоя, обеспечивающей резонанс на собственной частоте ВДР.

Получим выражение внешней добротности обобщённого звена с шунтирующей проводимостью на входе, учитывая, что в отсутствии потерь .

,

;

;

.

Полагая, что и не зависит от частоты, опуская промежуточные выкладки, запишем выражение для внешней добротности обобщённого звена с реактивностью на входе

,

;

;

;

.

Входящая в ( ) величина электрической дли