Антенные фильтры, образованные ответвителями с параллельным соединением плеч. Антенные полосно-заграждающие фильтры на основе симметричных направленных ответвителей, страница 3

Рис. 3.5

Фильтр в целом формировался двумя «тандемными» соединениями согласно рис. 3.6. При этом соединительные отрезки  внутри «тандемного» соединения,  между «тандемными» соединениями и  от крайних точек  «i», «d», «g», «b» до точек 1  и 2  не оказывают влияния на форму  амплитудно-частотной характеристики фильтра и вносят лишь соответствующий фазовый сдвиг. Такое же влияние оказывают отрезки соединительных линий и в других эквивалентных схемах, приведенных на рис. 3.4.

Рис. 3.6

Результаты измерений в диапазоне 4....16 ГГц  показали, что отличие расчетных (рис. 3.7, сплошная линия 1) и экспериментальных (крестики) значений затухания находится в пределах, определяемых диссипативными потерями в тонкопленочных проводниках и керамике, отклонениями размеров линий от номинальных, несовершенством коаксиально-микрополосковых переходов и нагрузок, а также погрешностями измерительной аппаратуры.

Рис. 3.7

Проведенные исследования позволяют включить рассмотренные антенные фильтры, отличающиеся планарностью структуры, а также отсутствием режимов холостого хода или короткого замыкания полюсов линий, в состав элементной базы диапазона СВЧ. Методика исследований, основанная на использовании классических аппроксимирующих функций в рамках концепции квазиТ-волны, позволяет оценить предельно достижимые (потенциальные) характеристики и задействовать соответствующие математические модели для формирования начального приближения при параметрической оптимизации микроволновых антенных устройств диапазона 5...30 ГГц.

3.3. Антенные полосно-заграждающие фильтры

на основе симметричных направленных

ответвителей

Известно, что четвертьволновые направленные ответвители, пара диагональных плеч которых соединена между собой коротким отрезком соединительной линии, являются звеньями антенных полосно-заграждающих фильтров (ПЗФ) СВЧ со всплесками затухания в полосе заграждения [56]. Минимально возможная длина соединительных линий в звеньях достигается «сворачиванием» ответвителей «в кольцо» на фольгированной с двух сторон тонкой диэлектрической пленке (например, Ф3 МФ-2), которая при сборке фильтра является центральным слоем трехслойной экранированной полосковой структуры [57] с наружными слоями, выполненными из близкого по диэлектрической проницаемости  нефольгированного материала (например, фторопласта). Однако при практической реализации четвертьволновых НО на полосковых линиях с полным их наложением и волновым сопротивлением антенно-фидерного тракта  Ом удается реализовать максимальные коэффициенты связи звеньев не более 0.85. Это ограничивает полосу заграждения антенного фильтра по уровню минимального затухания в ней  дБ величиной порядка октавы (коэффициент перекрытия полосы заграждения ).

Существенного улучшения заграждающих свойств фильтра при осциллирующем характере затухания в полосе пропускания можно достичь за счет использования симметричных ступенчатых НО, формирующих в полосе заграждения фильтра ряд всплесков затухания. В связи с этим в настоящем подразделе анализируются антенные фильтры, образованные симметричными ступенчатыми НО с парой соединенных диагональных плеч, предлагается процедура синтеза таких фильтров по заданным параметрам их частотной характеристики затухания, приводятся примеры расчета и результаты экспериментальных исследований, подтверждающие основные положения теории, частично изложенной в работе [58].

Каскадное соединение  четвертьволновых отрезков связанных линий (нечетное) с уравновешенными электрической и магнитной связями образует при определенном выборе погонных параметров отрезков в режиме распространения волн Т-типа симметричный относительно вертикали ответвитель (рис. 3.8, нумерация плеч ) с матрицей рассеяния  вида [3]:

                           (3.8)

где  – определяются по известным волновым сопротивлениям ( ) отрезков при синфазном виде возбуждения. Наличие вертикальной оси симметрии приводит к равенству  , так что различными будут лишь  сопротивлений. Так, для