о

Ряс. 3.53. Экспериментальные xapatcTepH-еакн шестизвеяяого перестраиваемого .ин-дуггивяо-емкоствого фильтра: I- терм, aadcintbie фильтром на частотах на-пуойж*: Г-1Шфина полосы пропускания 2А/ по

Й.д6

(жи не иэмеияются и сосагав-ляют 1,5 дБ. Собственная добротность индуктишо-емкостного фильтра, определенная по величине потерь 1,5 дБ, составляет 4800.

Измеренные затухания фильтра при расстройке на ±50 МГц относительно крайних рабочих частот составляют около 85 дБ.

Результаты исследовании, фильтра по подавлеиию в широком диапазоне частот

90 60 40 20 О

ЛГ,ГГц

п шестизвениого перестраиваемого иидук-

тнвно-емкостного фильтра в широкой полосе частот

Глава

Разделительные фильтры с параллельным выделением стволов

4.1. СХЕМЫ ПОСТРОЕНИЯ

В современной аппаратуре свч диапазона часто используются многоствольные системы, в которых несколько передатчиков или приемников, настроенных на различные частоты, работают н общую антенну. Разделение сигналов стволов производится в основном методом частотной селекции с помощью разделительных фильтров. Имеется две основные схемы селекции: последовательная (рис. 4.1) и параллельная (рис. 4.2).

Рис. 4.1. Последовательная схема селекции

При последовательной схеме селекция разделительный фильтр может быть выполнен из последовательно соединенных иден-ТИЧ1НЫХ ячеек, число которых равно числу частотных стволов (каналов). Каждая ячейка выделяет сигнал одного из стволов и пропускает остальные Ячейки состоят из двух трехдецибельных мостов, двух фильтров стволов и на-груз1ки. В качестве трехдецибель-ных МОСТОВ иополызуются щелевые волноводные мосты, двойные волноводно-коаксиальные и вол-новодные трюйники, коаксиальные мосты на связанных линиях, коаксиальные .гибридные мосты. Фильтры применяются в основном полосовые и режекторные.

Рис. 4.2. Параллельная схема селекции

Рассмотрим работу ячейки, состоящей из трехдецибельных щелевых IMOCT0B, лолооовых фильтров и шащрузми (рис. 4.3). Пусть в плечо А первого щелевого моста поступают сигналы нескольких стволов. Энергия этих сигналов делится пополам с 90°-ным сдвигом по фазе и поступает в ветви В и С. В каждой из этих ветвей включен полосовой фильтр, который пропускает энергию только

PBD-fl

одного ствола. Сигнал ствола, прошедший через полосовые фильтры, попадает во второй мост и поступает иа вход приемника. Сигналы остальных стволов отражаются от фильт-ров обратно к первому 1Мосту. В силу свойства щелевого адоста эти сигналы складыва-Рис. 4.3. Ячейка разделительного филь- ются В плвче D, которое ПОД-тра при последовательной схеме селек- ключено КО ВХОДу второй ЯЧеЙ-

ки фильтра, выделяющей следующий ствол, и т. д. Анало-ГИЧ1НО работает схема с режек-торньгми фильтрами: здесь энергия выделяемого 1СТвола отражается фильтрами и выделяется в плече D первого моста а энергия остальных стволов проходит че)рвз второй imoct на Рис. 4.4. Ячейка разделительного филь- ВХОД следующей ячейки и Т. Д. гра при последовательной схеме сенек- В случае Иопользоваиия в схе-ции на тройниках с фазовращателями ме Тройников и мостов, не Дающих 90°-ното фазового сдвига в плечах В и С, между тройниками и фильтрами необходимо включить 90°-ные фазовращатели (рис. 4.4). Основным преимуществом последовательных схем селекции Я1вляется независимость настройки фильтров стволов: настройка каждого последующего фильтра происходит без заметного влияния на согласование фильтров предыдущих стволов. Эта особенность позволяет получить при последовательных схемах селекции высокое согласование в полосах пропускания большого числа стволов.

Основным недостатком последовательных схем селекции является громоздкость конструкции, связанная с использованием двойного комплекта полосовых фильтров и мостов. Последовательные схемы селекции широко применяются в многоствольных магистральных радиорелейных линиях с большим числом телефонных каналов ,[3].

При параллельной схеме селекции разделительный фильтр (рис. 4.5) юостоит из разветвителя, полосовых фильтров стволов и элементов настройки разделительного фильтра. Сигналы частоты fi ответвляются в плечо, в которое включен полосовой фильтр Фь 144

настроенный на частоту /ь Фильтры в остальных плечах разветви-теля пре;,ставляют для частоты U нулевое сопротивление, которое пересчитывается к разветвителю как небольшое реактивное сопротивление. Устранение рассогласования, вносимого этими сопротивлениями, достигается соответствующим расположением поло-

тэис. 4.5. Схемы волноводных разделительных фильтров:

а) разделение с помощью 120-ных тройников в Я-плоскости; б) разделение путем ответвлений в Я-плоскости

совых фильтров относительно разветвителя и их подстройкой в разветвителе методом последовательных приближений.

Основным преимуществом параллельной схемы селекции является простота построения. Это обеспечивает малые габариты, вес и, следовательно, стоимость разделительного фильтра. Другим преимуществом схем параллельной селекции является то, что потери в стволах .определяются в ос- Таблица 4.1

новном затуханием в фильтрах и отражениями от расстроенных фильтров в других стволах. Это относится в одинаковой мере ко воем стволам. В схемах с последовательной селекцией потери в послейних стволах будут превышать потери в первых стволах на величину потерь в ячейках, которые составляют 0,05-т-0,1 дБ на ячейку.

Недостаток параллельной схемы селекции заключается в сложности ее отработки и настройки фильтра, особенно пря широкой .полосе частот. HaiCT-

ройка одного из стеояов гориюодит к некоторой расстройке всех других, что устраняется методом nocnetflOBaTeflbwoft подстройки .всех стволов. Однако несмотря на эти недостатки, схемы параллельной селекции незаменимы в объектах с ограниченными габаритами и весами. Они также применяются и в стациона.рмых системах, где к разделительным фильтрам не предъявляются тфебоваяия обеспечения высокого Согласования, наиример на радиорелейных линиях с импульсно-фазовой модуляцией.

В табл. 4.1 приведены данные о количестве элементов, входящих в многоствольную систему, состоящую из N стволов при параллельной и последовательной схемах селекции.

Из таблицы видно, насколько система с параллельной селекцией проще, меньше по габаритам и весу.

4.2. ФИЛЬТРЫ С СИММЕТРИЧНОЙ ХАРАКТЕРИСТИКОЙ В СХЕМАХ ПАРАЛЛЕЛЬНОЙ СЕЛЕКЦИИ

Анализ работы разделительного фильтра {44]

Рассмотрим простейшую эквивалентную схему разделительного фильтра, состоящего из N параллельно включенных одинаковых контуров (рис. 4.6). При конечной нагруженной добротности Q реактивное сопротивление одиночного контура на частоте . . / равно

rj

d 4

f-fk

(4.1)

Рис. 4.6. Эквивалеитиая схема разделительного фильтра, сое- оредняя частота канала;

ТОЯЩегО из параллельных l и. у>л.пп. -icwiuic .vanauic,

контуров 1 ~

/о - средняя частота диапазона. Проводимость одиночного контура на частоте /

1 - i4Q

(4.2)

Считая, что добротности всех контуров одинаковы, можно записать, что входная проводимость разветвителя на средней частоте п-го ствола

ifn)

-i4Q5]

i-fi6Q

\ h I

fn-fk fo

1 -f 16Q

(fn-fk

<4.3)

Из ф-лы (4.3) следует, что в общем случае Y(ifn)¥=l, т. е. система параллельно включенных фильтров оказывается рассогласованной.

Бели развяжамежйу канала ми досгаточновелнка, то 16Q2y*j >

1 и-ф-ла (4.3) преобразуется к виду:

(fn)

или Г( <

fj2 fo

(4.4) (4.5)

где р = -L- ; интервал между центральными часто-

тами соседних стволов. Значения р приведены в табл. 4.2. Таблица 4.2

Число

Значения р для стволов

Из таблицы видно, что нескомпенсированная реактивность возрастает при увеличении числа стволов в разветвителе. Однако этот рост довольно медленный (pilnN). Кроме того, нескомпенсиро-ванную реактивность можно уменьшить, добавив еще два контура, настроенных на частоты выше и ниже рабочего диапазона. Поэтому увеличение числа стволов не вызывает особых трудностей.

Потребуем, чтобы развегвитель был согласован на средних частотах каждого ствола:

= 1, п = 1, 2, 3, . . ЛГ. (4.6)