а бызваннй!) дтим изменением реактив-

(4.29)

стволов составит , ность на входе тройника

~4<2Д/

Эта реактивность равна пересчитанной на вход четвертьволновой линии входной проводимости расстроенного фильтра yz=Q Оценим вносимую реактивность по ф-ле (4.29) для случая Q = =25; =5%:

= 0,2.

Этой реактивности соответствует коэффициент бегущей волны на входе тройника около 0,83.

В качестве фильтров в перестраиваемых дуплексерах могут быть использованы любые из описанных выше перестраиваемых волноводных и коаксиальных фильтров. .

4.4. ФИЛЬТРЫ С НЕСИММЕТРИЧНОЙ

ХАРАКТЕРИСТИКОЙ В СХЕМАХ ПАРАЛЛЕЛЬНОЙ СЕЛЕКЦИИ

Как следует из анализа работы разделительного фильтра с параллельным выделением стволов, основным ограничением расширения полосы частот ствола или уменьшения разноса частот стволов является реакция фильтров нерабочих стволов на фильтр основно1;твола. Напомним, что добротность паразитного контура

разделительного фильтра оценивается по ф-лам Д4.23) и (4.24) и не должна превышать добротность входного контура фильтра ствола. В системах с широкополосными стволами, когда добротность входного контура мала или когда мал разнос между частотами стволов, это условие не выполняется и разделительный фильтр с параллельным выделением стволов не может быть реализован. Это ограничивает область использования систем с па- раллельным выделением стволов,-Фяс:4.2в. Частотные характеристи- выполненных на фильтрах С сим-ки фильтра: метричными характеристлками.

/ - с полосами затхания иа частотах г, г.

соседних каналов разделительного С ЦеЛЬЮ ПреОДОЛСНИЯ. указаННОГО

lrli;LU Kol* ограничения частотнее 1

характе-

ptiGTliKH фильтров стволов подбираются такими, чтобы на частотах/соседних нер:абочих СТВОЛОВ обеспечивать малое смещение плоскости короткого замыкания. Это условие будет выполнено, если входное звено фильтра на частотах соседних стволов будет йме* пйлЬСу заграждения с большим затуханием (рис. 4.20). Следует особо подчеркнуть, что именно первое звено фильтра ствола дбйжно обеспечивать значительное затухание на частотах сосед-14й&с СТВОЛОВ.:Это обусловлено тем, что входная проводимость мно-гбзвенного фиЛьтра определяется в основном проводимостью его первого звена [ф-ла (4.8)]. Затухание всего фильтра определяет . просачивание через него энергии нерабочего ствола.

В этом случае реактивная проводимость Уф фильтра, осуществляющего режекцию на частотах соседних стволов, будет большой и пересчитается на вход разветвителя через четвертьволновый отрезок как небольшая реактивная проводимость. Суммарная реактивная проводимость на входе разветвителя от всех нерабочих стволов

Уьх =

(4.30.)

Связь между реактивной проводимостью и вносимым затуханием устанавливается известной формулой

A = ioig(l-f(4.31)

По ф-лам (4.30) и (4.31) нетрудно рассчитать зависимость между допустимым рассогласованием на входе разветвителя и вносимым затуханием первого вена фильтра на частотах соседних стволов.

Рассмотрим двухствольную систему и примем условно, что остаточная входная реактивная проводимость не превышает 0,17 (что соответствует коэффициенту бегущей волны около 0,85). В этом случае вносимое фильтром затухание на частотах нерабочего ствола должно быть не менее 10 дБ.

Реализация резонатора, имеющего полосу пропускания и одну полосу заграждения, является наиболее простой и осуществляет ся конструктивно в одном звене без введения дополнительных ре-жекторных фильтров. Поэтому мы ограничимся рассмотрением коаксиальных и волноводных фильтров с полосой пропускания и ОД

ной полосой заграждения. НазовемjrgKne фильтры фильтрами с несимметричной характеристикой. Фильтры с несимметричными характеристиками позволяют получить высокое заграждение в одном из каналов на частотах соседнего канала при числе звеньев, прн-мернб в два раза меньшем, чем для фильтров с симметричными характеристиками. Вследствие уменьшения числа звеньев уменьшаются потери в полосе пропускания канала и сокращаются габариты и вес устройства. При построении многоствольных систем использование фильтров с несимметричными характеристиками йо

7°* т

Рис. 4.21. Разделительный фильтр иа два канала

зволяет уменьшить взаимное влия* I I I г/ ние стволов. Это упрощает иастрой-

~1-\Фг - 1 I *~ ку системы, дает возможность полу-

- чить более широкие полосы пропускания или увеличить число стволов.

При двухствольной системе в коаксиальном варианте (рис. 4.21) йс* пользуется скомпенсированный тройник (см. § 4.3). Фильтры стволов включаются от места разветвления тройника на расстоянии, равном четверти длины волны. В волноводном варианте используется 120-градусный тройник в Я-плоскости.

Коаксиальные фильтры с несимметричной характеристикой

Фильтры с несимметричной характеристикой имеют полосу пропускания и одну полосу заграждения с полюсом бесконечного затухания, расположенную ниже или выше полосы пропускания. С другой стороны, где нет полюса затухания, частотная характеристика монотонна.

Идеализированные частотнее характеристики фильтров для двух случаев расположения полосы заграждения относительно полосы пропускания показаны на рис 4.22.

На рис. 4.22а показана частотная характеристика фильтра, полоса заграждения которого находится на более высоких частотах, чем полоса пропускания. Такую характеристику имеет фильтр, схематически показанный на рис. 4.23а. Звенья фильтра состоят из двух шлейфо * короткозамкнутого и разомкнутого, - включенных параллельно в основную линию. В полосе пропускания такое звено фильтра представляет собой обычный четвертьволновый резонатор. Сумма длин шлейфов равна примерно четверти длины

волны на средней частоте полосы пропускания: U+h -j- Полоса заграждения с полюсом бесконечного затухания создается разомкнутым шлейфом, длина когорого выбирается равной четверти

длины волны на средней частоте полосы заграждения: li= .

При этом входная проводимость такого шлейфа равна бесконечности, т. е. шлейф в месте подсоединения к основной линии создает короткое замыкание и отражает падающую на него энергию.

На рис. 4.226 показана частотная характеристика фильтра, полоса заграждения которого находится на более низких частотах, чем полоса пропускания. Такую характеристику имеет фильтр, схематически показанный на рис. 4.236. Звено фильтра состоит из разомкнутого шлейфа и сосредоточенной емкости, включенных параллельно в основную линию.. Для образования полосы заграждения длина разомкнутого шлейфа выбирается равной четверти

длины волиы иа средней частоте полосы заграждения: l=kilA. Тогда на средней частоте полосы пропускания проводимость такого шлейфа в точках подключения к питающей линии имеет индуктивный характер. Для компенсации реактивности в полосе пропускания звено фильтра должно иметь емкостное сопротивление, включенное параллельно индуктивному сопротивлению разомкнуто-

Рис. 4.22. Несимметричные частотные характеристики шлейфовых фильтров: а) индуктивного; б) емкостного

Рис. 4.23. Шлейфовые фильтры: а) индуктивный; б) емкостный

го шлейфа. Таким образом, рассмотренные схемы фильтров совмещают в одном звене полосовые и режекторные свойства, что позволяет при малых габаритах реализовать нужную частотную характеристику.

Назовем фильтр, показанный на рис. 4.23а, индуктивным фильтром, а фильтр на рис. 4.236 - емкостным .

Приведем расчет индуктивного и емкостного фильтров. Для этого 1воопользу1вм1ся .общей .методикой 1аи1нтез.а фильтров ш 10трезк10в линии передачи в виде шлейфов (шлейфовые фильтры) с четвертьволновыми связями с максимально-плоской и чебышевской формой характеристики функции вносимого затухания, разработанной Ю. А. Седовым. Шлейфовые фильтры имеют периодический характер функции вносимого затухания, т. е. чередующиеся полосы пропускания и заграждения.

Рассматриваемые здесь фильтры являются частный случаем шлейфовых фильтров и отличаются тем, что имеют полосы бесконечного -ватухат только по одну сторону от полосы пропускания. При расчете фильтров делаются следующие допущения:

1) все звенья фильтра однотипны;

2) волновые сопротивления шлейфов в звене равны между собой;

3) длины разомкнутых шлейфов одинаковы;

4) длины короткозамкнутых шлейфов одинаковы.

Рассмотрим методику расчета фильтров с чебышевской частотной характеристикой. Функция вносимогозатухания.для фильтров с чебышевской частотной характеристикой выражается ф-лой (1.2). Частотные переменные определяются по формулам:

для индуктивного фильтра

(.igkk-dgkk);

для емкостного фильтра 1

{igkl + 2nfWoC).

волновое число;

(4.32)

(4.33)

(4.34)

(4.35)

- масштабные коэффициенты приведения к полиному

нл емк

Чебьшшва1юоответст1веннадляи1ниу1кт,ив1ного и емкостного фильтров; С - Сосредоточенная емкость; с - скорость света.

Количество звеньев определяется по ф-ле (1.15), в которую вместо Xs следует подставлять Хинд или Хемк- Чтобы получить равные величины потерь на крайних частотах границ полосы пропускания в равные величины затухания на крайних частотах полосы заграждения, необходимо обеспечить равенство проводимостей на указанных частотах.

Выражения для нормированных проводимостей в полосе пропускания и заграждения для звена индуктивного фильтра приравняем соответственно на частотах (см. рис. 4.22):

и-hi---r U=hi + -r

в результате получим tgVi-ctgVs

. 2я , 2л

. 2я i 2я ; Л, = --; A = ;

(4.36)

(4.37)

ki, Хз, - длины волн, соответствующие частотам. Полученная система трансцендентных уравнений позволяет определить длины шлейфов h и k при заданных требованиях к полосе пропускания и заграждения. Решение трансцендентных уравнений производится графическим методом. При этом решение находится для значений /ь а величины k определяются из условия резонанса в центре полосы пропускания:

Для определения длины шлейфа I емкостного фильтра приравняем выражения для нормированных проводимостей на краях полос пропускания и заграждения на частотах fs, fi, fu fz:

tg + 2Я f,WoC* = tg Ы + 2Я fWoC*

tg ktl + 2я fiWoC* = tg V + 2я fWoC* где C* = C

Wt - волновое сопротивление разомкнутого шлейфа; Wc - волновое сопротивление основной линии. Решение уравнений находится графическим путем. Переменной . величиной является длина разомкнутого шлейфа /, а величина

С* = С находится из условия резонанса в центре полосы про-

пускания:

tg + 2rt/oWoC* = 0.

Последним этапом расчета фильтров является определение волновых проводимостей шлейфов. Нормированные волновые проводимости определяются по формуле

V-. (4.38)

где 1

- нормированная волновая проводимость г-го шлейфа;

шева.

- масштабный коэффициент приведения к полиному Чебы-