Антенные фильтры, образованные ответвителями с параллельным соединением плеч. Антенные полосно-заграждающие фильтры на основе симметричных направленных ответвителей, страница 2

При полной симметрии НО, когда число N его ступеней нечётное, формируются частотные характеристики с ярко выраженными особенностями. Для удобства последующих обобщений целесообразно переобозначить на рис. 3.1 номера плеч внутреннего восьмиполюсника. Если входное плечо 1 НО (см. рис. 3.1, рис. 3.2) обозначено буквой «i» (от слова «input» – вход), то выходы гальванического « , диэлектрического «  и развязанного «  трактов обозначаются далее строчными буквами  «g», «d», «b», а нормированные к  элементы матрицы рассеяния  НО – соответствующими прописными:

.

В результате удалось выявить следующие особенности частотных характеристик для нагрузок  при параллельном соединении плеч:

а) «i»,  «d»  и  «g»,  «b» (рис. 3.4а):  

б) «i»,  «g»  и  «d»,  «b» (рис. 3.4б):  

в) «i»,  «b»  и  «d»,  «g» (рис. 3.4в): .

Перечисленные особенности справедливы не только для симметричных ступенчатых НО, но и для любых симметричных восьмиполюсников на связанных линиях.

Рис. 3.3

Физический смысл последних соотношений состоит в том, что они устанавливают четкую аналитическую эквивалентность между синтезируемой четырехполюсной цепью (ее передаточной функцией) и образующим восьмиполюсником со следующей формулировкой: Передаточная функция четырехполюсника, образованного параллельным соединением плеч симметричного направленного восьмиполюсника на связанных линиях, равна сумме тех элементов его матрицы рассеяния, которые соответствуют плечам, соединяемым параллельно между собой на стороне нагрузки четырехполюсника. Графической иллюстрацией этой формулировки являются стрелки и буквы на рис. 3.4, обозначающие направление проходящего и отраженного сигналов относительно плоскости отсчета, содержащей точку параллельного соединения плеч на стороне генератора.

            а                                     б                                   в

Рис. 3.4

Инженерно-технический эффект от полученных соотношений заключается в том, что синтез симметричных четырехполюсников-фильтров для нагрузок  сводится к уже опубликованным процедурам синтеза восьмиполюсников для удвоенного значения волнового сопротивления подводящих линий . В то же время, всепропускающее свойство цепи (рис. 3.4в) может быть использовано в дифференциальных фазо-вращателях, причем для их реализации пригодны любые симметричные восьмиполюсники на связанных линиях: НО и их «тандемные» соединения [53], направленные фильтры, многоэлементные ответвители [20] и т. п.

Полученные результаты подтверждены выполнением нескольких конструкций, в том числе микрополоскового полосно-пропускающего фильтра по рис. 3.4б на основе «тандемного» соединения симметричных 3-ступенчатых НО. Тонкопленочные линии этого фильтра выполнялись по стандартной технологии [41] на лицевой поверхности поликоровой подложки толщиной  0,5 мм, обратная сторона которой полностью металлизировалась. Нормированные к = 50 Ом волновые сопротивления  (i = 1, 2, 3) ступеней образующего ответвителя при синфазном возбуждении определялись по материалам работы [54] с использованием соответствующего аппроксимирующего нечетного полинома

, обеспечивающего в полосе пропускания 0.4  1.6 уровень затухания  не более 0.5 дБ, а в полосе заграждения  (или  из-за симметрии) – затухание не менее 20 дБ:  При этом образующий ответвитель имел среднее значение переходного затухания 8,34 дБ с неравномерностью  дБ. Геометрические размеры тонкопленочных линий фильтра рассчитывались по известной частоте  = 8 ГГц (продольные) и вычисленным сопротивлениям  (поперечные) согласно материалам работы [55]. При этом центральная ступень со связью  дБ выполнялась в виде 3-проводного встречно-штыревого ответвителя Ланге, а крайние ступени (связь  18.6 дБ) – с «пилообразным» изменением зазора  для компенсации неравенства фазовых скоростей волн синфазного и противофазного видов возбуждения. Эскиз топологии отдельного «тандемного» соединения с указанием основных размеров приведен на рис. 3.5; их значения в микрометрах следующие: