154819. lajstromszámú szabadalom • Mikrohullámú saváteresztő szűrő
154819 esik, és a többi rezonanciafrekvencia pedig az áteresztő sávtól nagyon messze található. Ezért ez az üregrezonátor is az áteresztő sáv közelében a közvetlen csatolású szűrő koncentrált paraméterű helyettesítő kapcsolásában egyetlen 5 soros rezgőkörként jelentkezik. A mikrohullámú rádióösszeköttetések szűrőinek előírásai szerint a csillapításnak az áteresztősávtól távolodva egyenletesen növekedni kell és pl. az áteresztősáv középső frekvenciájától 10 ±140 MHz-es távolságra már el kell érni az 50 dB-nél nagyobb értéket. Ha a szűrőben alkalmazott üregrezonátorok egyetlen rezgőkörrel helyettesíthetők, akkor az egyenletesen növekvő csillapítás minden nehéz- 15 ség nélkül megvalósítható. A több rezgőkörrel ekvivalens üregrezonátorok azonban mindegyik rezgőkörhöz tartozó rezonanciafrekvencián áteresztik a rájuk adott elektromos jeleket így ebben az esetben az egyenletesen növekvő 2 o csillapítás karakterisztika megvalósítása lehetetlen. Ez a helyzet elvileg mindegyik mikrohullámú szűrőnél fennáll, hiszen a teljes frekvenciasávban (0-tól 00 MHz-ig) bármelyik üregrezonátor végtelen sok rezonanciafrekven- „5 ciával rendelkezik. Így a teljes frekvenciasávban egyenletesen növekvő csillapítás karakterisztikájú szűrőt nem lehet készíteni. A szűrő felhasználóját azonban nem érdekli, hogy a csillapítás, hogy alakul a teljes frekvenciasávban. Előírásai csak az áteresztősáv bizonyos környezetére az úgynevezett előírt frekvenciasávra vonatkoznak. (A 6000 MHz-es sávban működő mikrohullámú berendezés szűrőire a csillapítást csak a 0—7500 MHz-es sávban adják 25 meg.) Emiatt a szűrőben levő üregrezonátorokat úgy kell kiválasztani, hogy azok az előírt frekvenciasávban egyetlen rezgőkörrel helyettesíthetők legyenek. A csőtápvonalból kialakított szűrők legna- 40 gyobb részénél a reaktáns elemek a téglalap keresztmetszetű csőtápvonal keskenyebbik oldalfalával párhuzamos tengelyű, a szélesebbik oldalfalat fémesen összekötő botokat tartalmazó botsorokból, vagy a szélesebbik oldalfalakat 45 fémesen összekötő és a keskenyebbik oldalfalakkal párhuzamos lemezekből állnak. Ezeket a reaktáns elemeket tartalmazó szűrők üregrezonátorai kielégítik az előbbi rezonanciafrekvencia feltételeket, így zárócsillapításuk az át- 5Q eresztősávtól távolodva egyenletesen növekszik, de áteresztőcsillapításuk meglehetősen nagy. Például egy 5885 ±15 MHz áteresztősávra készített szűrő áteresztősávi csillapítása 0,7 dB és 5885 ±50 MHz-en mért zárósávi csillapítása 27 dB volt. 55 A szűrők áteresztősávbeli csillapításának csökkentésére ismerni kell, hogy az áteresztőcsillapítás hogyan függ a szűrő egyes áramköri ele- 60 nieitől. A felvetett probléma tisztázására elméleti vizsgálatokat végeztünk. Vizsgálatainkat az irodalomból ismertetett szűrőelrendezésnél (csőtápvonalba helyezett reaktáns elemek) általánosabbelrendezésre végeztük. (1. ábra.) Az álta- gg íánosítás abban rejlik, hogy az 1. ábrán levő elrendezésben tetszőleges alakú A üregrezonáíorok találhatók, amelyeket egymással és a köztük levő B csőtápvonal szakaszokkal a C csatolónyílásokon keresztül kötünk össze. Abban az esetben, ha az üregrezonátorok a be-és kimeneti téglalap keresztmetszetű csőtápvonal vezérgöbéjével azonos vezérgörbéjű fekvő hengeres üregrezonátorok, akkor ismét az előbbiekben bemutatott csőtápvonalból kialakított szűrőelrendezéshez jutottunk vissza. A vizsgálatok eredményét röviden a következőkben foglaljuk össze: Feltéve, hogy a szűrő előírt frekvenciasávjában a tetszőleges alakú üregrezonátoroknak egyetlen rezonanciafrekvenciája esik, akkor az 1. ábrán levő elrendezéshez egy koncentrált paraméterű áramköri elemekből álló helyettesítő kapcsolás rendelhető (2. ábra). A helyettesítő áramkör megegyezik a hálózatelméletből ismeretes sáváteresztő szűrő kapcsolással, amely soros és párhuzamos rezgőkörök úgynevezett létrakapcsolásából adódik. Mindegyik üregrezonátorhoz egy rezgőkör tartozik. Ha a szűrő ideális végtelen vezetőképességű fémből készül, akkor a helyettesítő áramkörben levő rezgőkörök veszteségmentesek lesznek. A valóságos fémvezetőkből készült szűrőknél azonban a helyettesítő áramkör rezgőkörei veszteségeseknek adódnak. A veszteségeket úgy vehetjük figyelembe, hogy a rezgőkörökbe a kapacitáson és induktivitáson kívül egy ellenállást is iktatunk. A beiktatott veszteségi ellenállás értéke fordítottan arányos a rezgőkörhöz tartozó üregrezonátor terheletlen jósági tényezőjével. Így az ellenállás számszerű értéke a szűrő anyagának vezetőképességétől és a rezgőkörhöz tartozó üregrezonátorok 'hullámformájától függ. (Az üregrezonátor hullámformája alatt azt a hullámformát értjük, amelynek rezonanciafrekvenciája a szűrő előírt frekvenciasávjában esik.) A mikrohullámú szűrőnél a véges vezetőképességű fémfal által okozott áteresztő csillapítás növekedést a helyettesítő áramkörből közelítőleg ki lehet számítani. A számításokból látható, hogy az áteresztő csillapítás csökkentését a fémfal vezetőképességének növelésével, illetve a szűrőben levő üregrezonátorok hullámformájának megfelelő megválasztásával lehet elérni. A fémfal vezetőképességét nem lehet egy adott érték fölé növelni, ezért csak az üregrezonátorok hullámformájának kiválasztásával csökkenthetjük a szűrő áteresztő csillapítását. Ebből a szempontból az előbbiekben említett csőtápvonal szűrő nem előnyös. A szűrőt alkotó TE10 i hullámformájú téglalap keresztmetszetű hengeres üregrezonátorok terheletlen jósági tényezője elég alacsony érték. Miután a terheletlen jósági tényezővel fordítottan arányos az üregrezonátort helyettesítő rezgőkör veszteségi ellenállása, így a csőtápvonal szűrő helyettesítő kapcsolásában levő rezgőkörök elég veszteségesek. Az áteresztő csillapítás csökkentésére olyan üregrezonátorokból kell felépíteni a szűrőt, amelyeknek
