Главная Бухгалтерия в кармане Учет расходов Экономия на кадровиках Налог на прибыль Как увеличить активы Основные средства
Главная ->  Согласующие цепи 

1 [ 2 ] 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73

в гл. И описываются вспомогательные приемы и методы, используемые при практической разработке полоснопропускающих фильтров свч., согласующих и задерживающих цепей. Они иосят общий характер и могут применяться к любым фильтрующим структурам вместе с другими методами, рассматриваемыми в книге.

В гл. 12 описываются полоснозапирающие фильтры, в гл. 13 - некоторые типы направленных ответвителей. Направленные ответвители иа связанных передающих линиях с волной ТЕМ являются основными звеньями определенных типов направленных фильтров, рассмотренных в гл. 14, в то время как шлейфные направленные ответвители можно рассчитывать при помощи ступенчатых трансформаторов-прототипов, рассмотренных в гл. 6. В гл. 14 описаны волноводные и полосковые направленные фильтры, в гл. 15 - фильтры на большую мощность, в гл. 16 - мультпплексеры и Дип-лексеры, в гл. 17 - фильтры, которые можно перестраивать либо механически, либо изменяя смещающее магнитное поле.

Авторы надеются, что предлагаемая .книга удовлетворит назревшую, особенно ,в последние годы, потребность в справочном пособии по практическим методам проектирования с приложением необходимых примеров, расчетных и теоретических сведений для этой быстро .развивающейся области техиики.

Глава 1

ПРИМЕНЕНИЕ ФИЛЬТРУЮЩИХ СТРУКТУР В ТЕХНИКЕ свч

1.01. Введение

Большинство читателей, вероятно, хорошо зиакомо с применен-ием фильтров для разделения и суммирования сигналов. Эти вопросы изложены в § 1.02. Однако материал данной тиги, помимо таких классических применений фильтров, позволяет решать и многие другке задачи технижи свч, которые не всегда относятся к задачам фклырацни, котя прн этом и используются фильтрующие структуры.

Цель первой главы заключается в том, чтобы обосновать полезность книги не только для слецяалистов ло проектиршаиию фильтров, но также и для ин-женеров-антенщиков при исследовании проблемы питанкя широкополосной антенны, инженеров по электронным приборам свч диапазона, копа возникает необходимость широкопаюсиого согласования сопротивлений на ходе и выходе ламлы свч, инженеров, нанимающихся системами, прн разработке цепи временной задержки, и для многих других слециалистов, овязаиных с лроектлро-ванием различных цепей свч.

1.02. Применение фильтров для разделения и суммироваииа сигналов

Основным назначением фильтров является подавление одних частотных составляющих некоторого сложного сигнала и обеспечение хорошей передачи других. Характеристики затухания проектируемых для этой Цели фильтров [нижних (ФНЧ) и лерхних (ФВЧ) частот, полоснопропускающего (ППФ) или полоснозапи-рающего (ПЗФ)] показаны на рис. 1.02.il.

Фильтры также используются для разделения частот в двух-каиальных и многоканальных разделительных устройствах (ди-плексерах и мультиплексерах). На .рис, 1.02.2 изображена схема мультиплексера, разделяющего сигналы в диапазоне от 2,0 до 4,0 Ггц на три отдельных .канала в соответствии с .их частотными полосами. Правильно спроектированный мультиплексер этого типа имеет на входе очень низкий коэффициент стоячей волны (ксв) во всем частотном диапазоне от 2,0 до 4,0 Ггц. Чтобы получить - 16 -



m /

- -1

/W f

Рис. 1.02.1. Четы1№ Tmia чараалеристизк фильтров, л -полоса пропускания; ЯЗ-полоса запирания

г, -г{гги такой результат, отдельные .фильтры

t мультиплексера должны быть рассчита-

ны специально для указанного назначения совместно с согласующей цепью. Эти вопросы излагаются и гл. 16.

Часто диплексеры и ыульпшлексеры используются для суммирования сигналов различны.х частот. Предположим, что стрелки, показывающие направления сигналов на рис. 1.02.2, повернуты в обратную сторону. Тогда сигналы, входящие в разные каналы, суммируются с , . незначительным отражением и утечкой

р зд ?ьн1*Т ;оГ;во еР и. и на выходе мультиплексера получится суммарный сишал. Если сигналы этих каналов с различными частотными диапазонами складывались бы с помощью простого соединения линий передачи (т. е. без мультинлексера), то в вы.ход-иой линии имели бы место значительные потери энергии из-за отражения и утечки ее в другие каналы.

1.03. Цепи для согласования сопротивлений

Боде [1] первым установил, какие физические ограничения существуют при цгарокополосном согласовании натрузок, состоящих - 16 -

f3 реактивного и активного сопротивлений ири последсвательг. или параллельном их соедн-нении. Затем Фано [2] сформулировал общие ограничения на согласование сопротйа1ений .при любой нагрузке. Он показал, что коэффициент передачи и ширина полосы согласования являются взанмосяязаиными величинами, если нагрузка имеет реактивную составляющую.

Чтобы проиллюстрировать теоретические ограничения, которые возн-икают при ш.ирокополосном согласовании сопротивлений, рассмотрим схему на рис. 1.03.1. в которой нужно согласовать на-


Рнс 1.03.1. Согласопакне комплексной нагрузки с по.-к10щью ч^епи без потерь

грузку, состоящую из/емкости С, и сопротивления Rg, соединенных параллельно. Между генератором и нагрузкой должна быть включена согласующая цепь без потерь, .причем Коэффициент отражения между генератором и согласующей цепью

pZft-Rj (1.03.1)

В упомянутых работах Боде и Фано показано, что на коэффициент отражения Г, рассматриваемый как функция частоты, накладываются определенные аграничения. Наилучшие возможные результ.аты ограничиваютс;! следующим соотношением (И')

(1.03.2)

Напомним, что для пассивной цепи 01Г1г£1, причем при полном отражении Г| = 1. а при иолиом согласовании Г|=0. Таким образом, чем больше 1п 1/Г|, тем лучше будет осуществляться передача. Но выражение (1.03.2) показывает, что площадь, ограниченная кривой 1п|1/Г|, в функции частоты m не может быть больше, чем л/(Л|)С,).

Если требуется получить .хорошее согласование сопротивленкй в некотором диапазоне частот от Ыо до юь, то наилучшие результаты будут получены, когда Г| = 1 на всех частотах, исключая

) Это соотношение удовлетворяется, если согласующая цепь рассчитана так, что коэффициент отражения между сопротивлением Ra и оставшейся частью цепи слева от него (ом. рис. 1.03/1) имеет все нули только в левой по1у|Плос-чостн ,11, 2].



указанный диапазон. Тогда 1п|1/Г|=0 на всех частотах, кроме него н. следовательно, для данного диапазона частот получаем предельно возможное значен-ие площади, ограниченное кривой 1п|1/Г|, При этом условии соотношение (1.03.2) преобразуетси к виду

1п

(1.03.3)

Если лредполож'ить, что величина Г| является постоянной в пределах полосы согласования, то как функцию частоты ее можно представить в следующем виде:

I ГI =е (прн , < 00 < 00, ( , .03.4

I Г I = 1 при О < О) < Ю„ и OOj < ю < оо

Выражение (1.03.4) показывает, что идеальной согласующей цепью для нагрузки, приведегеной на рис. 1.03.1, является полосио-пропускающий фильтр с резкими скатами характеристики на Краях полосы согласования. Кривые иа рис. 1.03.2 иллюстрируют


Рис. 1.03.2. Связь между шириной полосы и степенью согласования при одной н той же на,грузке с реактивной составляющей

зависимость коэффициента отражения Г| от частоты to для согласующей цепн в виде полоснопропускающегс фильтра. Кривая / относится к случаю согласования данной нагрузки в пределах относительно узкой полосы частот от Ша до шь, в то время как кривая 2 -к согласованию той же самой нагрузки в пределах более широкой полосы от Юс до ш лри использовании одного и того же количества элементов в согласующей цепи. Прямоугольная характеристика Г|, соответствующая выражению (1.03.4), может быть получена только с помощью оптимального .полосового согласующе-го фильтра с бесконечным числом элементов )-

) Простые сог.тасующне цепи могут дать значительное ул1учшение согласования, однако с каждым дополнительным элементом эффект улучшения быстро уменьшается. По этой причине довольно простые согласующие цепи практически обеспечивают характеристику, очень близкую к теоретически оптимальной \арактеристике.

В работе [2] показано, что подобные условия еправедл!. любого типа комплексных нагрузок. Таким образом, широкой, ные согласующие цепи неизбежно являются структурами со cet, ствами фильтра. Вопросы расчета фильтрующих структур, используемых в качестве согласующих цепей, .рассмотрены <в §§ 4.09-4.11, 7.08 и 11.08-11.10.

1.04. Цепи связи для электронных ламп и усилителей с отрицательными сопротивлениями

Пентодная лампа со стороны выхода может быть представлена генератором тока с бесконечно большим внутревним сопротивлением, шунтированным емкостью. Широкополосную выходную цепь для таких ламп можно рассчитать как обычный фильтр, питаемый генератором тока и нагруженный на одно лишь активное сопротивление (включенное ча выходе фильтра). При этом выходная емкость лампы используется как один из элементов фильтра, м, таким образом, учитывается вредный эффект шунтирующей емкости [3]. В последующих глгВах пр.иводятся необходимые данные для расчета широкополосных свч цепей связи для случаев, когда источник питания может быть .представлен как генератор тока или напряжения с реактивным элементом.

В некоторых случаях входное или выходное сопротивление генератора или успл1ителя можно представить как активное сопротивление с Одним или двумя реактив'ными элементами. В таких случаях, как .показано выше, необходимы согласующие фильтры, если должна быть получена оптимальная широкополосная характеристика.

Усилители с отрицательным сопротивлением являются еще одним классом приборов, которые требуют использования фильтровых структур для обеспечения оптимальной работы в широкой полосе. Рассмотрим цепь на рис. 1.04.1а и определим для нее коэффициент отражения слева:

и справа:

г - э -

Z, + R,

(1.04.2)

Так как промежуточная цепь в виде полоснопронускающего фильтра не обладает потерями, то

Г,=Г (1.04.3)

хотя фазы Г] и Гз яе обязательно одинаковы. ! аксимальная мощность генератора, подводимая к циркулятору справа, направляется в цепь фильтра, причем часть ее отражается обратао к циркулятору и выделяется в нагрузке Ri.. Коэффициент передачи мощ-- 19 -



1 [ 2 ] 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73

© 2024 Constanta-Kazan.ru
Тел: 8(843)265-47-53, 8(843)265-47-52, Факс: 8(843)211-02-95