Сазонов Д.М. Антенны и устройства СВЧ (1988) (1095425), страница 27
Текст из файла (страница 27)
Устройство по схеме рис. 4.19 допускает применение любых видов направленных восьмиполюсников с равным делением мощности и произвольных фазовращателей и может быть использовано как исходный прототип прн образовании ряда укрупненных базовых элементов СВЧ.
В частности, при использования невзанмных фазосдвнгателей (фазосдвигатель — зто нерегулпруемый фазовращатель) во втором каскаде можно получить Фазовый циркуллгор с четырьмя входамн. При использовании частотно-зависимого взаимного фаэосдвигателя (например, отрезка лпннн передачи длиной много больше Х,) н широкополосных направленных ответзителей устройство, выполненное по схеме рис.
429, может быть превращено в частотио-разделительный Фильтр (диплексер) фазового типа. Смесь колебаний двух различающихся частот м~ н мз, подаваемая на одни нз левых входов, разделяется иа правых выходах, т. е. на одном выходе присутствуют колебання только частоты мь а на другом — колебания только частоты мь В соответствии с формулой (4Л8) частотно-зависимый фазосдвигатель фильтра должен обеспечивать на частоте м, фазовый сдвиг 7,=2лл (п=1, 2, 3, ...), а на частоте ыз — фазовый сдвиг фэ йчшп.
Заметим также, что роль несвязанных линий передачи во втором каскаде схемы рис. 4.19 могут играть каналы ортогональных волн, существующих в одном и том же волноводе (например, каналы волн двух ортогональных линейных полярнзацнй в круглом нлн прямоугольном волноводе). Это открывает вазможности применения схемы рнс. 4.19 в качестве прототнпа для создания различных поляризацконных устройств на круглых нли прямоугольных волноводах. Прнмер 3. Ус':гройстао с незазнснмой регулнровкой модуля н фазы кгюффяцнента отражения (рнс.
4.20, а) состоит из квадратурного моста с матрнцей рас- сеяния В 1 ... л ......... Т нагруженного на выходах () двумя регулируемыми двухполюсннкамн с диагональной матрнцей рассеянна З4р=(р) = Используя верхнюю формулу (4дб) прн Бг=0, находим матрицу рассеякня сложного четырехполюсника, состоящего нз места н нагрузок: Рис. 4.20. Устройство с независимой регулцровкой модуля н фазы коэффнцнента отражения: Зее =- Тг(р) (рг — рэ) — Р(рг+ рэ) 2 я — аяемз схема: б — загрузочные шаеявм Предположим, что нагрузни образованы регулируемыми по длкне короткозамкнутымн шлейфами (рнс.
4.20, б) с коэффициентами- отражения р~= = — е 1 е( ) н рз= — е . У(~+ Е Тогда матрица рассеяния объединенного многополюспяка (это будет чегырехполюсннк) примет внд Я, =1е э„г ~ — а!п 2йгг соэ 2()д ~ соа2ря оп2ге ~ Четырехполюсннк с такой матряцей рассеяния позволяет регулировать модуль коэффнцнента отраженна зц — — (з!п 2(Ы( в пределах от 0 до 1 (для этого надо изменять разкость длин шлейфов 2о прн кх постоянной средней длине 1) н фазу коэффициента отражения агйуп= — (2((1+и/2) (для этого надо изменять среднюю плану шлейфов 1 при постоянной разности их длин 2о).
Прннцнп действия устройства, выполненного по схеме рнс. 4.20, и, очень похож на прннцнп дейсгвня регулируемого направленпого отаетвителя, рассмотренного в примере 2: мост разделяет входной сигнал на равные частк, каждая нз котормх претерпевает изменение по модулю н фазе прн отражении от нагрузки. Затем на этом же мосту пронсходнт суммирование н вычитание отраженных сигналов. Если в качестве нагрузок в схеме рнс. 4.20, а использовать двухполюсвякн с отрицательным активным сопротивленнем (напрнмер, туннельные диоды нлн отражательные параметрические уснлнтелн), то образуется проходной усилитель колебаний СВЧ. Уснленкые отраженные сигналы складываются на выходе 2 и компенсируются на входе 1, причем вход н выход уснлнтеля можно менять местами (свойство взаимности). В схеме рнс.
4.20, а вместо квадратуриого моста может быть использован любой другой мост, напрнмер сннфэзно-протявофаэного типа. Матрнцу рассеяния соответствующую прнмененню мостов такого типа, читателям рекоменду- 3 ется найти самостоятельно. Глава 5 ФИЛЬТРЫ И СОГЛАСУЮЩИЕ ЦЕПИ СВЧ $ бп. ОСНОВНЫЕ ОПРЕДЕЛЕНИЯ Фильтралси СВЧ называют пассивные четырехполюсники, осуществляющие передачу колебаний СВЧ в согласованную нагрузку в соответствии с заданной частотной характеристикой. Требования к частотным характеристикам фильтров задаются следующим образом. Указывается частотная полоса пропускания, в пределах которой вносимое ослабление фильтра Ед = — 201д(етт( не должно превышать некоторого допустимого значения. Вне полосы про- аале 1Ц ьтЛе Еле ст ьт тл т т сл и ащт аттрт е1 г1 Рис. 5Л.
Хараитеристиии ослабления фильтров СВьЕ о — фильтр нижних частот; 6 — фильтр верхних частот: а — по- лотно-нронтасающнл вальта: л — аолосно-ланнрающия Ьнльто пускания — в полосе запирания — вносимое ослабление должно быть как можно большим. Иногда оговаривается также частотное поведение фазы коэффициента передачи фильтра (обычно в виде отклонений от линейного закона при изменении частоты в полосе пропускания). Различают фильтры нижних частот (ФНЧ), фильтры верхних частот (ФВЧ), полосно-пропускающие фильтры (ППФ) и полоснозапирающие фильтры (ПЗФ). Частотные характеристики ослабления и соответствующие условные графические обозначения фильтров показаны на рис.
5.1. Характерными точками на этих характеристиках являются граничные частоты ит, и допустимые значения ослабления (.ь Чтобы уменьшить ослабление в полосе пропускания, фильтры выполняют, как правило, из реактивных элементов. Резкое увеличение ослабления вне полосы пропускания обеспечивается за счет почти полного отражения колебаний СВЧ от входа фильтра. Близкими к фильтрам по структуре и принципам построения являются широкополосяо-согласующие цепи, Эти цепи также принадлежат к классу реактивных четырехполюсннков и обеспечивают максимально высокий КБВ в тракте в заданной полосе частот либо максимальную полосу согласования при заданном КБВ.
Различают широкополосно-согласующие цепи для частотно-независимых активных нагрузок и для частотно-зависимых комплексных нагрузок, В последнем случае расчет элементов согласующей схемы оказывается особенно трудным. Четырехполюсные фильтры СБЧ с различным расположением полос пропускання и запирания используются в свою очередь в качестве естроительных элементовэ для образования мультиплексоров — более сложных многополюсных систем частотного уплотнения нескольких каналов в общем тракте. )Пнрокополосно-согласующие цепи и фильтры помимо использования в трактах СВЧ применяют также для образования межкаскадных связей в радиоприемных и радиопередающих устройствах. й З.т.
ПНОТОТИПЬ1 ФИЛЬТРОВ С ОПТИМАЛЬНЫМИ ЧАСТОТНЫМИ ХАРАКТЕРИСТИКАМИ Фильтры СВЧ обычно имеют вид каскадного соединения ряда. звеньев. Звеньями фильтров могут быть резонаторы, шлейфы, отрезки связанных линий передачи и др. Определить требуемые параметры реальных звеньев фильтров по заданной частотной характеристике достаточно трудно. Удобнее начать расчет фильтра с выбора прототипа, т. е. некоторой упрощенной схемы замещения, элементы которой могут лишь приближенно соответствовать предполагаемой конструкции фильтра.
Прототип должен допускать аналитический расчет номиналов входящих в него элементов по выбранной частотной характеристике ослабления Е(й), где ь1 — некоторая нормализованная частота, относящаяся к прототипу. Наиболее распространенными являются прототипы в виде четырехполюсников из сосредоточенных элементов Е и С (индуктивностей и емкостей) . Рассмотрим, как в прототипе из элементов Е и С может быть реализована заданная частотная характеристика ФНЧ. Требования к частотной характеристике ФНЧ конкретизированы на рис. 5.2, где показаны два заданных уровня ослабления Е, и Ез и две граничные частоты (), и йь Задача состоит в создании такой схемы прототипа, в которой при минимальном числе элементов ослабление было не более Е, в полосе пропускания (Π— ь)1) и не менее Ез в полосе запирания (йх †).
Хр э' Процесс создания схемы прототипа начинается с выбора аналитического выражения для функции ослабления. Это выражение должно удовлетворять требованиям физической реализуемости, в частности не должно приводить к схеме четырехполюсника, содержащей отрицательные номиналы элементов Х, и С. Можно показать, что условия физической реализуемости не будут нарушены, если функция ослабления четырехполюсннка имеет вид 'Х.(Я)=1/~эм(Я)~э=1+[Р1(Я)+Рз~(ЯЩэ(Я), (5.1) где Р~(х), Рэ(х) и (Х(х) — некоторые полиномы переменной х. Идеальная частотная характеристика ФНЧ должна иметь в пойд й Ю лосе пропускания нулевое, а за ее пределами †бесконечн ослабление, т.
е. в идеальном фильтре гра- 2 яичные частоты полосы пропускания ! Я! и запйрания Яэсовпадают и ха! рактеристика имеет вертикальный ! участок. Однако наклон реальной ! характеристики, определяемый сте- пенью полцномов функции ослаблея о ния (5.1), зависит от числа элемен- тов фильтра и при конечном числе г Рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
