Логачова Л М, Куцак С В, Бондарєв В П Запорізький національний технічний університет вул Жуковського, д 64, Запоріжжя, 69063, Україна тел: +38 (0612) 643281, e-mail: dimlog@zntueduua

Анотація – Проведено розрахунок характеристик фільтра гармонік на основі прямокутного хвилеводу з імпеданс-ними стінками, утвореними бічними циліндричними хвилеводами, повязаними з прямокутним хвилеводом через отвори у вузьких стінках У загальному випадку, імпеданс стінки є комплексним, що дозволяє враховувати втрати в розглянутому фільтрі

I                                       Введення

в даний час, зростання потужності знаходяться в експлуатації радіоелектронних засобів, збільшення їх числа значно ускладнює вирішення проблеми електромагнітної сумісності Крім корисної потужності в межах робочої смуги частот, відбувається значне внеполосное випромінювання [1] Сучасні методи генерації і модуляції не дозволяють повністю позбутися внеполосного випромінювання Подальше ослаблення цього випромінювання може бути досягнуто застосуванням відповідної системи фільтрів

Математично задача оптимізації характеристик фільтра зводиться до розрахунку матриці розсіювання стиків регулярного і нерегулярного ділянки хвилеводу з імпедансними стінками Рішення проводиться методом зшивання [2] При вирішенні завдання для хвилеводу з імпедансними стінками отримано дисперсійне рівняння щодо поперечних хвильових чисел Це дозволило записати поле за власними функціями в нерегулярної частини і вирішити завдання дифракції

II                              Основна частина

Розглянемо прямокутний хвилевід, в якому вузькі стінки мають відповідно імпеданс

2 о Введемо прямокутну систему координат,

початок якої збігається з однією з вершин прямокутника, за напрям поширення хвилі виберемо ocbz Приймемо наступні позначення: а-розмір широкої стінки основного хвилеводу, в – розмір вузької стінки основного хвилеводу Вважаємо, що в хвилеводі поширюються хвилі типу НтоПріменяя гранична умова для широких стінок

У смузі пропускання імпеданс реактивні, т-е Z = JX, Z ° = jX ° і дисперсійне рівняння приймає вигляд [3,4]:

I

У цьому випадку величина У х є дійсною У смузі загородження імпеданс комплексні та рішення (1) призводить до комплексних Y х

Для хвилеводу з однієї вузької імпедансної стінкою рівняння (2) спрощується і при х ° = о приймає вигляд:

(3)

Рішення останнього рівняння можна проводити як чисельно, так і графічно

Отримані рівняння (1) і (2) описують дисперсійні властивості хвилеводу з двома імпедансними стінками і дозволяють отримати весь спектр типів хвиль

Задачу дифракції хвилі Ню на стику регулярного і нерегулярного хвилеводу кінцевої довжини I вирішуємо методом зшивання, для чого записуємо поля в різних областях фільтра: в регулярному хвилеводі при ζ < Про

і гранична умова для вузьких стінок:

де п – нормаль, спрямована в глиб імпедансної стінки, отримуємо дисперсійне рівняння щодо поперечного хвильового числа:

денормовані хвильові числа,

Z Р, ZV ■ нормовані імпеданс вузьких стінок

– Власні функції нерегулярного хвилеводу,

–                  поперечне хвильове число,

поздовжнє хвильове число

У розглянутому варіанті проекційного методу поля, представлені базисними функції регулярного і нерегулярного хвилеводів, зшиваються на стиках цих хвилеводів У результаті виходить система функціональних рівнянь Враховуючи ортогональность власних функцій регулярного хвилеводу від системи функціональних рівнянь можна перейти до нескінченної системи лінійних неоднорідних алгебраїчних рівнянь другого роду

Після перетворень, отримана система вирішується методом редукції Це дозволяє визначити основні параметри фільтру: коефіцієнт відбиття і проходження, а також загасання На рис1 наводяться графіки залежності загасання фільтра від частоти для різних радіусів бічних хвилеводів

Рис 1 Загасання фільтра при різних значеннях радіусів бічних хвилеводів

Fig 1 Filter attenuation at different values of lateral waveguide radii

Ml Висновок

У даний роботі методом зшивання отримано рішення задачі дифракції основної хвилі Ню на стику регулярного і не регулярного хвилеводів При вирішенні задачі на власні значення для хвилеводу з імпедансною стінкою отримано дисперсійне рівняння щодо поперечного хвильового числа, яке дозволило записати поле в нерегулярної частини

В результаті чисельного рішення дисперсійного рівняння отримані залежності постійних поширення нерегулярного хвилеводу в широкому діапазоні зміни поверхневого імпедансу і частоти аж до третьої гармоніки .

Розрахунки показують, що в такій структурі можливе поширення як обємних (швидких) хвиль, так і поверхневих (повільних) хвиль Кількість поширюються хвиль і частота їх відсічення істотно залежить від величини і характеру реактивності поверхневого імпедансу

Рішення дифракційної задачі дозволяє оптимізувати характеристики фільтра У результаті розрахунків встановлено залежності основних параметрів фільтру від величини комплексного імпедансу і виду його реактивності Обчислені втрати енергії в широкій смузі частот, що включає перші три гармоніки Показано (рис 1), що максимальні втрати (більше 20 дБ) припадають на другу гармоніку

IV                            Список літератури

[1] Радіоелектронні засоби і потужні електромагнітні перешкоди / Под ред В І Кравченко – М: Радіо і звязок, 1987

[2] Обчислювальні методи в електродинаміці / Под ред Р Мітри-М: Світ 1977

[3] Логачова Л М, Бондарєв В П Власні хвилі прямокутного хвилеводу з імпедансними вузькими стінками Радіелектроніка Інформатика Управління, 2002, № 2

[4] Логачова Л М, Бондарєв В П Поширення електромагнітних хвиль у прямокутному хвилеводі з нерегулярною вузької стінкою Радіотехніка: зб статей Вип 135-Харків, 2003

OPTIMIZATION OF HARMONIC FILTER PERFORMANCE ON THE BASIS OF A RECTANGULAR WAVEGUIDE WITH IMPEDANCE WALLS

Logacheva L М, KutsakS V, Bondarev V P

Zaporizhzhia National Technical University 64 Zhukovsky Str, Zaporizhzhia, 69063, Ukraine Ph: +38 (0612) 643281, e-mail: dimlog@zntueduua

Abstract – The performance of a harmonic filter has been calculated on the basis of a rectangular waveguide with impedance walls formed by lateral cylindrical waveguides coupled to the rectangular waveguide through edge slots In the general case, the wall impedance is complex, which allows for losses to be taken into account in this filter

Джерело: Матеріали Міжнародної Кримської конференції «СВЧ-техніка і телекомунікаційні технології», 2006р