Большие величины реактивных составляющих входных соиро-швленнй Z и в полосе запираиия этнх фильтров (см. рис. 16.05.2oJ в значительной степени обусловлены наличием (последовательных реактивных сопротивлений X, и Xi. Если нх исключить, то вещественные части получившихся входных сопротивлений Zb и останутся прежними, а реактивные сопротивления в поло се запирания сильно уменьшатся. Поэтому прн проектировании ди-плексера исключаются сопротивления iX, и iX[, а оставшиеся цепи соединяются, как показано на рис. 16.05.26. Затем вводится до-

сумма Zj -1-iX предстааляет собой в полосе пропускания фильтра, жжяих частот реактивное сопротивление, которое почти эквивалентно сопротивлению iXi в этой полосе.

Таким образом, характеристики фильтра инжннх частот будут почти такими же, как и у обычного одиночного фильтра нижних частот во всей полосе пропускания, Аналогично в полосе пропускания полоснопропускающего фильтра сумма ЪьЛ-\Х представляет собой реактивное сопротивление, -почти эквивалентное сопротивлению \Х\ в этой полосе так, что характеристики полоснопропускающего фильтра будут почти такими же, как и обычного одиночного полоснопропускающего фильтра во всей полосе пропускания. Однако исключение последовательных ветвей \Xi и \Х\ может привести к некоторому уменьшению затухания в полосе запирания одного или обоих фильтров ).

На рис. 16.05.3 показан дяплексер, рассчитанный по рассмотренному методу. Для выделения низкочастотного канала исполь-

Рпс. 16.05.2. Последовательные соединения фильтров

полните^1ьное реактивное сотротивление \Х для еще большего уменьшения мнимой части сопротивления Zc. Это (реактивное сопротивление подбирается таким образом, чтобы величина

Z, + r + iX

(16.05.4)

приближалась, насколько это .возможно, к величине чисто активного сопротивления Rg). Прн соблюдении указанных условии

*) при этом предпааагается, что номинальное сопротивление нагрузки каждого фильтра (т. е. подключаемое непосредственно ко входам фильтров со стороны Zn или ) равно Rg и что частотные характеристики фильтров пересчитаны так, чтобы они пересекались примерно на уровне 3 дб.

4, 1. . j., ! ..j ..i .J

Рис. 16.05-3. Внешний вид диилексера по последовaieiibHoEi схеме (со снятой верхней крышкой). Использующего ФНЧ и ППФ

) Уменьшение затухания в полосе запирания, связанное с исключением iXi и iX\, в значительной степени компенсируется снижением напряжения на в.\оде каждого фильтра в его полосе запирания, обусловленным последовательным включением дополнительной нагрузки в виде другого фильтра.

Рис 16.05.4. Конструкция диплексера по последовательной схеме.

/ - короткозамыкающая вставки; 2 - металлические диски с пиэлен-

трическими кольцами, образующие параллел е Тости

3 - стержин. образующие последовательные иидуктивиостн- 4 -лнгк

. . образующая - участок с увелич

--- проводнкк ВХОДНОЙ линии; 6 - полая пейф Zt. с входной лнннеЯ внутри нее: [М расстоянием между наружными пластнна-мн; £ -шлейф Za

зован фильтр, приведенный на рис. 7.03.3а, у которого была удалена часть, расположенная сразу же за крайним справа емкостным диском, что соответстшовало исключению сопротивления \Х\ в схеме, изображенной на рнс. 16.05.2q. Для выделения канала верхннх.ча-стот использовался один нз типов полоснопропускающих фильтров, рассмотренных в §§ 10.03 и 10.05. Этот фильтр был рассчитан, исходя нз условия, что на одном его конце должен быть включен последовательный шлейф (образующий последовательный резонансный контур), причем эта часть фнльтра рассчитывалась по ф-лам 10.03Л)-(10.03.8), а другая его половина -по ф-лам (10.05.3) - 10.05.13). При изготовлении диплексера последовательный шлейф не был выполнен, что соответствует исключению последовательного сопротивления iX, в схеме, приведенной иа рис. 16.05.2а. Затея вычислялись сопротивления двух последовательно соединенных фильтров (у которых отсутствуют реактивные сопротивления iXi н \Х\, а после этого - определялся нужный внд цепи, компенсирующей реактивное сопротивление (т. е. цепи \Х ). В результате оказалось, что реактивное сопротивление требуемой компенсирующей цепи должно иметь следующий внд:

(16.05.5)

Следует заметить, что ф-ла (16.05.5) дуальна ф-ле (16.05.3), как н следовало ожидать, поскольку первая была получена для параллельного соединения фильтров, а вторая - для последовательного.

На рнс. 16.05.4 показано, как было осуществлено последовательное соединение фильтров в диплексере, приведенном на рнс. 16.05.3. Линия передачи, связывающая вход диплексера с общим соединением, расположена внутри оконечного параллельного шлейфа полоснопронускающего фильтра. Центральный проводник этой линии соединен с центральным проводниксм коаксиального фнльтра нижних ч.чстсг, а ее наружный проводник - с центральным проводником полосиопропускающего фильтра. Таким образом, получено последовательное соединение этнх фильтров). Компенсирующее реактивное сопротивление VC реализовано с помощью диска, который образует радиальную линию, последовательно соединенную с фильтром нижних частот. Область общего соединения диплексера по последовательной схеме отмечена на рисунке буквой А.

) Способ подачи ситнала в мультиплексер при помощи коаксиальной линии, ломещоииой внутри параллельного шлейфа полосиопропускающего фильтра, был предложен Коиои (S. В. Cohn).

4,1 I.C гг i,B i,Sf,rtn

(Си. lepnw график

це ifi и ti t.B и Uf.riu

Рнс. 16.05.5. Экспериментальные характеристики передачи каналов нижних частот (а) и полосового (б) дли диплексера, приведенного на рпс. 16.05,3.

Сплошными линиями с незачернеиными кружками показаны вносимые потери в полосе запирания, а с зачерненными кружками - потерн на отражение в полосе пропускания. вычисленные по иэмереинвгм ксв. Отдепьнвгми не.зачерненнымн кружками отмечены вносимые потерн в псхлчсе пропускании, измеренные в контроль-

на рнс. 16.05.5о приведена экспериментальная характеристика канала нижних частот данного диплексера, а на рнс. 16.05.56 - канала верхних частот. Как видно из этих рисунков, удалось добиться низкого затухания в полосах пропускания и четкого разделения полос.

Любой из двух рассмотренных методов расчета диплежсеров .может дать хорошие результаты, однако метод, а котором фильтры рассчитываются с помощью прототипов нижних частот, нагруженных с одной стороны, имеет го преимущество, что в нем меньшую долю занимают предположительные оценки прн точных расчетах. Кроме того, с его помощью можно получить наилучшие характеристики, когда требуется обеспечить очень низкое затухание .в полосе пропускания и очень точное разделение полос. Второй метод расчета диплексеров не всегда дает такие хорошие результаты, так как здесь фильтры Сначала рассчитываются для нагрузок с обеих сторон, а затем видоизменяются с учетом их совместной работы. Сами по себе эти фильтры не обладают столь - 408 -

г,в IS 3,0 35 ,о fjiu

{См OEpxtmj грвфии]

4.5 Г,ггц

положительными свойствзмн прн совместной работе, как фильтры., нагруженные с одной стороны.

Вместе с тем преимуществом этого метода является то, что-фильтры диплексера можно вначале конструировать н испытывать как обычные полоснонропускающие фильтры и фильтры нижних частот, нагруженные с обеих сторон.

Литература

1* Southworth G. С. Principles and Applications of Waveguide Transmission, pp. 306-317. D. Van Nostrand Co., Inc., New York City (1950).

Саусворт Дж, К. Принципы и применения ватноводной передачи. Пер., с англ.. иод ред. В. И. Сушкевича. - Советское радио . 1955.

2 Alstadter D. and Houseman Е, О. Jr.. Some Notes on Strip Trans-mlssign Line and Waveguide Multiplexers, 1958 IRE Wescon Convention Record. Part 1. pp. 54-69.

3 Marcatlli E. A. and Bisbee D. L. Band-Splitting Filler. BSTJ, Vol. XL pp. 19712 (January 1961).

4 Raean G L. Microwave Transmission Circuits, MIT Rad. Lab. Series, Vol 9 pp. 708-709, McGraw Hill Book Co., Inc., New York City (1948).

5 Marcuvitz N. Waveguide Handbook, MIT Rad. Lab. Series. Vol. 10.. pp. 360-363, Mc Graw-Hill Book Co., Inc. (1951).

- 409 -