Электромагнитно связанные линии передачи и их применение в антенных системах, страница 10

Результаты измерений в диапазоне частот 1…2.5 ГГц на аппаратуре с волновым сопротивлением тракта 50 Ом подтвердили формирование «фильтровых» частотных характеристик при входном коэффициенте стоячей волны напряжения не более 1.18 () и развязке диагональных плеч 1 и 4  не менее 21 дБ (). При этом обеспечивалась эффективная регулировка характеристик полосно-пропускающего и полосно-заграждающего трактов за счет изменения только поперечных размеров   кольцевого проводника.

Проанализируем далее новую структуру НФ, где в качестве фрагментов использованы центральный и экранирующий проводники коаксиального кабеля. Нетрадиционность такого фильтра в коаксиальном варианте становится вполне понятной при переходе к многослойным полосковым линиям с полностью экранированными фрагментами.

Коаксиально-полосковый вариант исследуемого НФ изображен на рис. 2.10. Рабочие плечи 1, 3 и 2, 4 соответствующих линий передачи А и Б фильтра образованы концами оплеток кабелей с волновым сопротивлением , размещенных в прямоугольном металлическом корпусе с вертикальным размером . Если обозначить через  наружный диаметр сплошной проводящей оплетки кабеля, а символом  – диаметр цилиндрического проводника, соединяющего жилы кабелей, то можно говорить соответственно о волновых сопротивлениях  оплетки и сопротивления  соединительных проводников относительно корпуса фильтра, рассчитываемых по материалам справочника [9]. При этом диаметр  центрального проводника (жилы) кабеля определяется его волновым сопротивлением  в классическом определении. Будем считать, что относительные диэлектрические проницаемости внутреннего заполнения кабелей и среды внутри прямоугольного корпуса фильтра одинаковы.

Рис. 2.10

Анализ частотных свойств исследуемого симметричного фильтра-восьмиполюсника проведем также методом «зеркальных изображений» [3], основанном на суперпозиции синфазного и противофазного видов возбуждения плеч 1 и 2. В результате матрица рассеяния фильтра будет определяться соотношениями (2.8).

Для расчета элементов этой матрицы и последующего оценивания частотных свойств фильтра рассмотрим эквивалентные схемы соответствующих четырехполюсников (рис. 2.11). Они образованы отрезком коаксиального кабеля над «землей», концы  и  жилы которого нагружены отрезками линий передачи с волновым сопротивлением  и электрической длиной , разомкнутыми или короткозамкнутыми на дальних концах, где   – электрическая длина соединительных проводников. Соответствующие входные коэффициенты отражения   и  отрезков относительно уровня  волнового сопротивления подводящих линий А и Б определяются как [9]:

                            (2.12)

здесь    – текущая частота,  – опорная частота соединительных проводников, при которой  .

Рис. 2.11

Свойства отрезка коаксиального кабеля над «землей», образующего восьмиполюсник с нумерацией плеч , , , , целесообразно описать матрицей проводимостей . Ее элементы могут быть найдены с использованием методики работы [42] применительно к коаксиальному кабелю, рассматриваемому как частный случай взаимодействующих линий с неодинаковыми проводниками, когда один из них (оплетка) полностью экранирует другой (жилу) от «земли». Если понаблюдать поэтапное преобразование двух неодинаковых проводников в коаксиальную линию (рис. 2.12 для сечений), то станет ясно, что описанная в работе [42] плоскость установки «электрической» или «магнитной» стенок между проводниками (рис. 2.12, штриховая линия) трансформируется в цилиндр, проходящий в диэлектрике кабеля так, что при противофазном возбуждении оплетки и жилы потенциал цилиндра равен нулю. Обозначив буквой «Е» экранирующую оплётку кабеля с номерами плеч 1′, 4′, а буквой «G» – жилу с номерами плеч 2′, 3′, можно записать проводимости обоих проводников для соответствующего вида возбуждения:

               (2.13)

Рис. 2.12

В результате матрица проводимостей коаксиального кабеля над «землей» для указанной на рис. 2.11 нумерации плеч запишется:

                     (2.14)