nut im

тащюенныдтГд

i.fc

HO, выделяемый сигнал проходят в соответствующий фильтр при минимальных эффектах взаимодействия. Заметим, что в этом случае расстояние между фильтрами не критично и, таким образом, рассматриваемый метод разделения каналов будет особенно тюлез-ны,\г тогда, когда необходимо настраивать различные фильтры в диапазоне частот. Расстояние (отрезок линии) между с^иль-тром я его развязывающим резонатором (см. ряс. 16.03.2) выбирается как можно меньше, чтобы избежать нежелательных эффектов, связанных с конечной длиной этого отрезка передающей линии. Остаточные отражения в системе могут быть в значительной степени скомпенсированы подстройкой первого резонатора каждого фильтра и связи между его входом и линией передачи.

На рис. 16.03.3 показан возможный способ реализации предыдущей схемы для волноводных фильтров. Здесь используется полоснопропускающий фильтр с диафрагмами связи, описанный в §§8.05 я 8.07, а также волноводный развязывающий резонатор полоснозапирающего типа, описанный в гл. 12. На резонансной частоте резонатор полоснозапирающего типа представляет собой очень большое последовательное реактивное сопротивление, но так как он размещен на расстоянип четверти длины в-олны от полосиопропускающего фильтра, то на резонансной частоте фильтра и резонатора справа от него будет очень большая параллельная проводи.мость. Прн этом фпльтр оказы-вается последовательно соединенным с проводП'Яостью п получит всю энергию на частоте / . а Bte цепи справа будут полностью развязаны. Сразу за полосой при-пусканяя фильтра его первый резонатор вносит в главный волновод реактивные сопротивления, характер которых подобен сопротивлениям, вносимым полоснозанирающим резонатором. Таким образом, на частотах, достаточно удаленных от частоты fa, система действует почти так же, как двухрезоиаторный полоснозапирающий фильтр типа, приведенного на ряс. 12.08.1, при работе его в полосе пропускания.

Полоснозапирающие резонаторы можно рассчитывать, используя методы расчета полоснозапирающих фильтров, рассмотренные в гл. 12. При этом полоснопропускающий фильтр условно заменяется полоснозанирающим резонатором со сходной (вне резонанса) характеристикой реактивного сопротивления, а разаязы-- 386 -

Рис. 16.03.3. Возможный способ реализации раэвязынагоших резонаторов Б волноводном мульти-плексере

вающий резонатор рассматривается как второй полосиозапяраю-щий резонатор. Прн использоваиии указанного метода система иэ полосиопропускающего фильтра и полоснозапирающего резонатора может обеспечить низкий я легко регулируемый ксв на частотах, удаленных от частоты / точно твк же, как в правильно рассчитанных двухрезонаторных полоснозапирающих фильтрах.

Рассмотренный метод, проиллюстрированный на рис. 16.03.2 и 16.03.3, особенно перспективен пря .разделении большого числа каналов, так как он позволяет производить разработку и испытание полоснопропускающих фильтров и рвзаязывающих резонаторов раздельно друг от друга и затем соединять их вместе наиболее удобным образом. Подобные схемы можно также реализовать на полосковых и коаксиальных линиях и с помощью полусосредоточенных элементов.

16.04. Мультиплексеры со смежными полосами пропускания )

В -предыдущем параграфе были рассмотрены мультиплексеры с защитными полосами, разделяющими различные рабочие каналы. В данном параграфе мы рассмотрим Мультиплексеры со смежными каналами, т. е. такими, у которых характеристики затухання пересекаются на уровне 3 дб. Большинство диплексеров является просто двухканальным вариантом мультиплексеров, так что те же самые принц-ипы применимы и к ним. Некоторые особенности проектирования диплексеров будут рассмотрены в § 16.05.

nm.immtiifimm

?7 -

Рис 16.04.1, Мультиплексеры с параллельной (а) и последовательной (6) схемами соединений фильтров

На ряс. 1б.04Ла пр.иведена'схема разделительного устройства-на N каналов, которые составлены из особым образом рассчитанных полоснопропускающих фильтров. Поскольку фильт.ры соедянеиы параллельно, то и цепь, компенсирующая реактивную проводи-

Расчетные соотношении в этом параграфе были получены Кристалом (Cristal). Им же выполнены опытные расчеты. 13* -387 -

иость, тоже (Включена параллельно на входе устройства. Она способствует обеспечению постоянства общей входной проводимости ¥тк. которая аппроксимирует активную проводимость генератора Св во всем рабочем диапазоне мультиплексера, На рис. 16.04.16 приведена аналогичная схема мультиплексера. но составленная из последовательно соединенных фильтров. Так как последователь-вый -Ba-pnaiHT в точности дуален параллельному, а общие принципы их проектированяя одни и те же, то достаточно ограничиться рассмотрением одного из них. Поэтому, хотя в данном параграфе основное внимание уделено мультиплексеру по параллельной схеме, следует помнить, что те же положения применимы и к мультнплексерам по последовательной схеме. Достаточно лишь заменить проводимости сопротивлениями, параллельные соединения последовательными соединениями, а фильтры я компенсирующие цепи - дуальными нм схемами.

Рис. ]6.04.2. Фгшьтр-прототип нижних частот, возбужлаемы1 генератором с нулевым внутренним сопротивлением (а) и характеристики вещественной части его входной .проводимости дли случая л - четиого (б) и л ~ нечетного (в).

fljj - граничнаи частота полосы пропускания; Ljif - величина пульсаций затухания в 36 для чебышевской характеристики прототипа, нагруженного с одной стороны

Пря расчете полоснопропускающих фильтров для мультиплексеров рассматриваемого типа целесообразно использовать чебышевские фильтры-прототипы нижних частот, натруженные с одной стороны (эти фнльтрынпрототипы были рассмотрены и протабулированы в § 4.06). Рассмотрим схему фильтра нижних частот, приведенную на рис. 16.04.2а. Схема возбуждается справа генерато-- 388 -

ром с нулевым внутренним сопгротивлеиием и нагружена на активное сопротивление только а левом конце. Как было шоказано в § 4.06, мощность, передаваемая в нагрузку слева, для этой схемы равна

P = )£, ReK;,

(16.04.1)

где yj - полная проводимость со стороны генератора. Таким образом, если фильтр обладает чебышевской характеристикой передачи, то характеристика Re yj также должна быть чебышевской. На рис. 16.04.2 6, в приведены типичные характеристики Re У^ для чебышевских фильтров-прототипов нижних частот, возбуждаемых генераторами с нулевыми сопротивлениями. Следует заметить, что на том же рисунке определен параметр прототипа который будет использоваться позднее при подробном рассмот-рении расчета мультиплексера. Однако нужно уже отметить сейчас, что величина g, (либо обратная ей) равна среднему геометрическому между максимальным ,и минимальным значениями пульсаций Re У^ . Указанный уровень проводимости для Прототипа нижних частот соответ-

ствует проводимости Ов Т источника, показанной на (-Ц рис. 16.04.1а для реального мультиплексера с полосиопропускающими фильтрами. Иначе говоря, при использовании методов данного параграфа мультиплексер нужно рассчитывать так, чтобы Т у него была чебышевская

характеристика Re Уз-л- прп проводимости Gb, Вариант конструкции гребенчато-

равноп среднему значе- фильтра для использования в мультиплек-нию пульсаций.

Принципиальные особенности расчета по предлагаемой методике легче всего уяснять на конкретном примере. Рассмотрим гребенчатый фильтр, приведенный на рис. 16.04.3 (ои может быть рассчитан по видоизмененному варианту метода расчета полоснопропускающих Гребенчатых фильтров, рассмотренного в §§8.43 и 8.14). В расчете этого фильтра была учтена высокоомная линия из тонкой проволоки, подключенная с .правой стороны для связи с общим соединением (входом нли выходом) мультиплексера. Такой способ связи позволяет удобно разместить подключаемые фильтры (избежать тесноты у общего соединения). Возможны и другие способы связи, например, с помощью последовательных емкостных зазоров. Однако следует отметить, что из всех возмож-- 389 -

ных вариантов конструкций фильтров и устройств овязи с общим соединением должны быть использованы только те, которые обеспечивают малую реактивную проводимость (в полосах запирания при параллельном соединении фильтров. Если бы реактивные проводимости фильтров в их полосах запирания были велики, то это привело бы к закорачиванию других фильтров.

В процессе исследования был 1Выполиен расчет четырехрезона-торного гребенчатого фильтра с.10%-иой полосой пропускания (см.

рис. 16.04.3). При этом использовался нагруженный с одной стороны че-тырехэлементиый прототип (п=4) с величиной пульсаций 1 дб (значения элементов прототипа взяты из табл. 4.06.2). Схема фильтра получена в приближенном виде подобно схеме, приведеииой иа рис. 8.14.,1, а xaipaKre-рястика его входной проводимости Yh была вычислена на электронно-вычислительной машине. Полученные характеристики пронормированы относительно величины Ga и приведены на рис. 16.04.4. Как видно, характеристика ЯеУц/Ол получилась почти идеально чебышевской, а в полосе пропускания крутизна характеристики ImYJGA в среднем оказалась отрицательной (правая половина пунктирной кривой соответствует отрицательным значениям ГтУ^/Ол).

При использовании для разделения смежных каналов полоснопропускающих фильтров с такими же характеристиками входной проводимости, как на рис. 16.04.4, их рассчитывают таким образом, чтобы кривые Re У^/Оа для соседних фильтров пересекались на ypOtBHe 0,5 или несколько ниже. Тогда в случае параллельного включения-фильтров их общая характеристика вещественной части входной проводимости Ут = У1--У2-ЬУз--...-ЬУп будет блязка к чебышевской.

На рис. 16.04.5 а приведена расчетная характеристика вещественной части входной проводимости для трех параллельно включенных гребенчатых фильтров со смежными полосами пропускания. Характеристики входной проводимости отдельных фильтров аналогичны приведенным на рис. 16.04.4 (если не учитывать сдвиги 010 частоте). На рис. 16.04.5 б показана соответствующаяхарак-- 390 -

Рис. 16.04.4. Вычисленная характеристика 9ХОДНОЙ проводимости гребенчэтого филь. тра типа, показанного на рис. il6.04.3. Фильтр имеет четыре резонатора

теристика Im Ут/Ga для этой же трехканальной конструкции. Следует заметить, что эта характеристика в правой части рисунка отрицательна, и в среднем ее крутизна также отрицательна во всем рабочем диапазоне мультиплексера. Известно, что по теореме Фо-стера крутизна характеристики реактивной проводимости для цепи без потерь всегда положительна. Следовательно, реактивную

Рис. 16.04.5. Зависимости ЯеУт/Сл (а) и 1га Уг/Сл (б; от частоты для трех параллельно включенных гребенчатых ф1ьть-трон

проводимость СО средней отрицательной крутизной в рабочей по-лсч^е (как на рис. 16.04.5 б) можно в значительной степени скомпенсировать, включив соответствующую параллельную ветвь без потерь, поскольку последняя будет иметь положительную крутизну характеристики реактивной проводимости. В данном случае цепь, компенсирующая реактивную проводимость, может бьггь выполнена в виде короткозамкнутого шлейфа такой длины, чтобы - 391 -