Слаботочка Книги

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

Метод развязки каналов ЧРУ на ДР особенно эффективен, когда мультиплексер состоит из большого числа узкополосных канальных фильтров (рис. 5.12). Причем между каналами имеются защитные полосы. Развязка между фильтрами достигается с помощью специально вводимых ДР, размещаемых по одному у входов ППФ и настроенных на центральные частоты полос пропускания соответствующих фильтров. Поскольку фильтры узкополосные, их связь с главной передающей линией очень мала. Развязывакхцие ДР ориентированы в линии так, что их связь тоже слабая, причем включены они в линию как режекторные резонаторы. Благодаря

ППФ!

1,uhb

ЧОН Чон

ппч>г

ППФЗ

CjiuPZ 1 <=р ДРЗ

h=uhb

ППФп

Рис. 5.12. Конструкция ЧРУ, для развязки каналов которого дополнительно введены ДР

слабой связи ППФ и развязывающих ДР с линией передачи они практически не оказывают влияния на распространяющиеся в основной линии передачи сигналы, не совпадающие с их резонансными частотами.

Например, сигнал с частотой /2 проходит участки ППФ1 и примыкающего к нему развязывающего ДР1 с очень малыми отражениями и попадает на вход фильтра ППФ2 и развязывающего ДР2, настроенных на частоту /2- На частоте /2 резонатор представляет собой очень большое последовательное сопротивление. Но так как он размещен на расстоянии = AXg = 3X2/4 от ППФ2, то справа от фильтра на частоте /g как бы подключается очень большая проводимость (/2 - четвертьволновой трансформатор). Поэтому ППФ2 получает всю энергию на частоте /2- Сигнал с этой частотой практически не поступает далее в линию и не взаимодействует с остальными фильтрами ЧРУ. Расстояние 1 можно выбирать и Лкв/4, но тогда во избежание взаимодействия ближних полей развязывающего и первого ДР ППФ резонатор необходимо располагать у противоположной стенки волновода.

Преимущества этого метода развязки: расстояние между ППФ мультиплексера не критично; полосовые фильтры и развязывающие ДР можно рассчитать (см. гл. 5.1...5.3) и настроить раздельно, независимо друг от друга, а затем соединить вместе наиболее удобным

способом. Подобные схемы можно также реализовать на коаксиальных и полосковых линиях передачи

При небольшом числе (2...3) узкополосных {Wn 1 %) частотных каналов, когда между ними имеются защитные полосы, по ширине в несколько раз превосходящие полосы пропускания канальных фильтров, хорошую развязку можно получить другим простым методом (рис. 5.13). Вход трехканального частотного разделителя на диэлектрических резонаторах волноводный, а выходы могут быть любыми, в данном случае коаксиальные. Частота Д соответствует центральной частоте ППФ1, а для других фильтров

ППФ!

СЭ C=D С=3

ППФг

Рис. 5.13. Конструкция ЧРУ, для развязки каналов которого выбраны места включения ППФ

она попадает в полосы запирания. Поскольку фильтры узкополосные, то их первые ДР слабо связаны с входным волноводом. Поэтому реактивные неоднородности, вносимые первыми ДР, например, ППФ2 и ППФЗ в волновод, будут незначительны и лишь слегка исказят характеристику ППФ1. Эти искажения легко компенсировать незначительной подстройкой первого ДР ППФ1. Частота /в для ППФЗ соответствует его полосе пропускания, а для ППФ1 и ППФ2 - полосам запирания. Поэтому вносимые ими в волновод реактивности малы. Поскольку ППФЗ размещается от ППФ1 на расстоянии ЗЯвз/4 (на частоте /д), то ППФ1 представляет разомкнутую цепь в плоскости первого ДР. Это расстояние выбирают равным ЗЯ,вз/4 во избежание взаимодействия ближних полей первых ДР фильтров (ближние поля сосредоточены в пределах Явз/4 от ДР). Таким образом, ППФ1 оказывается полностью развязанным и сигнал /з проходит через ППФЗ почти без искажений. Небольшие искажения, как и в предыдущем случае, можно скомпенсировать подстройкой первого ДР ППФ1. Аналогичным образом с волноводом связан ППФ2.

Глава 6. ПРИЕМЫ, ОБЛЕГЧАЮЩИЕ РЕАЛИЗАЦИЮ ФИЛЬТРОВ НА ДР

1. МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ РЕЗОНАТОРОВ

Для проектирования СВЧ-устройств с заданными требованиями к параметрам и определения резонансными методами параметров материалов вд и tg6, из которых изготовлены ДР, необходимо знать основные характеристики ДР: резонансную частоту /о, собственную добротность Qo и их зависимость от температуры, т. е. ТКЧ TKQ.

Сущность метода определения параметров вд, tg6 диэлектриков с использованием резонаторов заключается в экспериментальном нахождении резонансной частоты /о и нагруженной добротности Qh резонатора, изготовленного из этого диэлектрика, с последующим расчетом собственной добротности Qo, а затем вд и tg б по измеренным /о и Qh и известным размерам ДР. При этом точность определения 8д и tg6 зависит как от погрешностей измерения /о, Qh и размеров ДР, так и от выбора метода расчета и описания электродинамической модели, учитывающей изменение резонансной частоты и вклад тепловых потерь за счет металлических и диэлектрических элементов измерительной ячейки. Методы расчета резонансной частоты и собственной добротности, а также электродинамические модели, описывающие резонаторы, которые позволяют рассчитать вд и tg6 материала, из которого изготовлен резонатор по результатам измерения /о и Q, приведены в гл. 2 и 4.

Рассмотрим методы экспериментального нахождения резонансной частоты, нагруженной добротности, с последующим определением собственной добротности ДР, и измерения их температурных зависимостей. Для определения собственной добротности ДР непосредственно в фильтре необходимо ДР включать в линию передачи СВЧ различными способами: как проходной резонатор с двумя элементами возбуждения (включение в разрыв линии передачи), как резонансную неоднородность в регулярной линии передачи и как оконечную нагрузку линии передачи с одним элементом связи. Диапазон добротностей рассматриваемых ДР обычно 300- 20 ООО. Какой-то один метод измерения добротности в таком широком диапазоне применить сложно. Существуют различные методы измерения добротности резонаторов [90], позволяющие измерять добротность от нескольких десятков до 10: декремента затухания, фазовый, измерения полного входного сопротивления, метод коэффициента передачи. Выбор метода зависит от диапазона измеряемых добротностей, способа включения резонатора и имеющихся приборов. Способы измерения с включением ДР в качестве оконечного элемента или как проходного, соединяющего две линии передачи, используются для полосно-пропускающих фильтров. Способ измерения с включением ДР в качестве резонансной неоднородности используется для полосно-заграждающих фильтров.

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