6 Примеры использования трансформирующих, суммирующих устройств и мультиплексеров

На рис. 6.1 изображена [6] схема входных цепей широкополосной активной антенны «GammaPLUS». Трансформатор Т1 служит для согласования выходного сопротивления симметричного вибратора для приема сигналов телецентров метровых диапазонов. Поскольку электрическая длина линий трансформатора (повидимому) оказалось небольшой, ФЛ линия из трансформатора Т1 исключена.

Рис. 6.1

Трансформатор Т2 выполняет такую же задачу для сигналов телецентров ДМВ диапазона, электрические длины линий оказались такими, что ФЛ линию исключить оказалось невозможным.

После трансформаторов сигналы МВ и ДМВ диапазонов суммируются с помощью фильтрового диплексера.

Аналогичные решения используются в усилителях фирм ITT,Simens,Philips(SWA-1,PA-2,SWA-3,SWA-4,SWA-5,SWA-6,SWA-7,PA-9,PA-10 и т.д.).

Фильтровые диплексеры [1] используются для сложения сигналов отечественных усилителей УТД-I-II(диапазона 48,5—100 МГц) и УТД-III(диапазона 174—230 МГц).

7 Фильтры гармоник

7.1 Фильтрация внеполосных излучений.

Спектр сигнала на выходе оконечного каскада передатчика зависит от спектра сигнала возбуждения и угла отсечки тока оконечного каскада. Если сигнал возбуждения является монохроматическим (одночастотным), а угол отсечки тока < 180, в спектре тока оконечного каскада помимо основной частоты будут присутствовать гармоники, амплитуды которых зависят от угла отсечки и степени нелинейности ВАХ оконечного каскада.

Для фильтрации гармоник основной частоты передатчика обычно используют неперестраиваемые фильтры нижних частот (ФНЧ). Как правило, это фильтры Кауэра, реже Чебышева или Баттерворта. На рис. 7.1 в качестве примера изображены схемы и частотная характеристика затухания фильтра Кауэра шестого порядка (m).

На частотной оси отмечены частота среза_С = _Вили верхняя частота полосы пропускания фильтра и_В— частота, начиная с которой затухание сигнала не менееА_S(дБ) равно требуемому значению фильтрации. Понятно, что гармоники сигналов передатчика, расположенные в полосе от_S/2 до_Сбудут ослаблены до уровняА_S(дБ). Следовательно, частоту_S /2 = _нможно назвать нижней граничной частотой, а интервал частот_Н—_В— полосой пропускания фильтра. Элементы фильтров (рис. 7.1) нормированы по формулам

_с = _СС, _L = _СL/R, (7.1)

частота нормирована обычным образом =_С.

Рис.7.1

Так _S>_c, то коэффициент перекрытия по частоте фильтра гармоник

_В _Н_С (_S )_S . (7.2)

Чем больше порядок mфильтра, тем ближе этот коэффициент к двум.

При выборе фильтра гармоник следует учесть величину неравномерности затухания () в полосе пропускания

(7.3)

где S_max— модуль максимального в полосе пропускания значения коэффициента отражения (S_minдля таких фильтров равно нулю).

Для того чтобы нагрузка для АЭ мало отличалась от резистивной (R) в полосе пропускания фильтра в [7] рекомендуется выбирать фильтр сS_max 0,05.

Если коэффициент перекрытия по частоте широкодиапазонного передатчика _п _В_Н1,8, в соответствии с (7.2) для фильтрации гармоник достаточно использовать один фильтр. При коэффициенте перекрытия_п> 2, используют систему изn(рис. 7.2,а) одинаковых (₁ ₂ …_i…_n) коммутируемых фильтров, полосы пропускания которых стыкуются (рис. 7.2,б).

Рис. 7.2

В этом случае коэффициенты перекрытия по частоте диапазона передатчика и фильтров связаны соотношением , которое позволяет определить необходимое количество коммутируемых фильтров

(7.4)

В качестве примера рассчитаем систему фильтров по заданным f_Н = 3МГц,f_В = 12МГц,m = 6 и|S|_макс =0,05,А_S = 40 дБ. Заданным требованиям удовлетворяет фильтр Кауэра шестого порядка С06-05-48 [8, стр. 46], который обеспечивает значение гарантированного затуханияА_S = 40 дБ, начиная с частоты_S = 1,41. Этому значению нормированной частоты среза соответствует (7.2) коэффициент перекрытия= 1,41. Число коммутируемых фильтров из (7.4) равноn = 4.

Значения нормированных элементов выпишем из [8, стр. 46]:₁ ₂6₃;₄₅₆₇₈.

Элементы фильтров вычисляются по формулам

и(7.5)

где — постоянные преобразования [8],

Примем для расчета сопротивление нагрузки фильтра R = 50 Ом. Тогдаи. Величины элементов первого фильтра вычисляются как произведенияК_С1 ,К_L1 на нормированные значения. Значения элементов первого фильтра сведены в таблицу 7.1.

Таблица 7.1

Номер фильтра	Величины элементов фильтров в пФ и мкГ
	С1	L2	С3	C4	L5	C6	C7	L8
1	387	2,0	193	908	1,86	361	803	1,38
2	273	1,416	136	642	1,317	255	567	0,976
3	193	1,00	96	454	0,931	180	401	0,690
4	137	0,708	68	321	0,658	127	284	0,488

Так как все фильтры одинаковы (₁ ₂ …_i…_n) и полосы пропускания соседних фильтров стыкуются, постоянная преобразования второго фильтра в_iраз меньше постоянной преобразования первого фильтра. Следовательно, каждый элемент второго фильтра находится путем деления значения соответствующего элемента первого фильтра на_i(см. вторую строку таблицы 7.1). Значения элементов третьего фильтра получают путем деления величин элементов второго фильтра на_iи т.д.