Osnovi_teorii_lines_peredachi

11

и отраженной волн и имеет волнообразный характер с периодом βl =π или l = λ / 2 . В результате при короткозамкнутом и разомкнутом конце линии амплитуда напряжения вдоль линии U (l) меняется в пределах от 0 до 2Uпад и в линии устанавливается режим стоячей волны. В режиме согласования при нагрузке Zн = Rн = Rо амплитуда U (l) =const.

6.При любой длине линии модуль коэффициента отражения есть величина неизменная, а фаза поворачивается по часовой стрелке на угол θ = 4πl/ λ .

7.Мощности падающей и отраженной волн можно всегда выразить через модули амплитуд напряжений падающей отраженной волн:

Разность падающей и отраженной мощностей есть проходящая мощность, которая при отсутствии потерь в линии полностью поглощается в активной части нагрузки. Эти три мощности связаны между собой соотношениями:

Полосовые фильтры на отрезках кабелей. На форуме журнала довольно часто в той или иной теме затрагивается вопрос фильтрации. При этом требуется или пропустить часть каналов, или отсечь (режектировать) их. Такие фильтры довольно легко и быстро строятся на отрезках кабелей. Рассмотрим их простейший расчет. В качестве примера рассмотрим расчет простейшего полосно-пропускающего фильтра (ППФ), выполненного на двух короткозамкнутых отрезках кабелей (рис.9), электрической длиной λ/4. ППФ представляют со-

бой основу практически любого канального модуля. Их основ-

Здесь ω0 - центральная частота настройки;

Q = f0/П – отношение центральной частоты настройки ППФ к его полосе прозрачности.

Расчеты по формулам (15) показывают некоторую сложность реализации элементов схемы. Так, при настройке ППФ на частоту 698 МГц (к.49) с П = 8 МГц: С = 0,33 пФ и Ссв = 0,035 пФ. На практике, при отсутствии специальных измерительных приборов и практических навыков в разработке ВЧ схем, реализация таких значений будет затруднена, в силу чего может быть предложен упрощенный расчет исходя их условия простоты физической реализации в «домашних» условиях.

1.Задаются величиной емкости С, отвечающей за качество согласования с трактом передачи R0 = 75 Ом, исходя из условия физической реализуемости. На практике удобно использовать подстроенные конденсаторы минимально возможной емкости (например, 0,4-2 пФ). Чем меньше величина емкости, тем большее значение крутизны скатов удастся реализовать на практике.

2.Рассчитывают емкость связи по формуле из условия минимизации потерь:

Пример. Рассчитать ППФ на частоту 698 МГц (к.49) с полосой прозрачности 8 МГц (694-702 МГц). ППФ работает в тракте передачи 75 Ом.

Решение.

1.Задаемся величиной емкости согласования в 1 пФ.

2.Рассчитываем величину емкости связи:

3.Находим физическую длину короткозамкнутого кабеля, соответствующую электрической длине

λ/4:

Здесь θ - коэффициент укорочения длины волны, обязанный диэлектрической проницаемости диэлектрика, используемого в кабеле.

Несколько практических советов по настройке таких фильтров.

Практически допустимо использование любых типов кабелей, например, RG-6 и более тонких, добротность таких кабелей много больше добротности используемых конденсаторов. Реальная длина короткозамкнутых отрезков будет несколько меньше в сравнении с расчетным значением (доказательство опускаем). На конце кабеля допустимо использование малой индуктивности (изогнутого центрального штыря), с помощью которой удобно вести окончательную подстройку фильтра на заданную частоту. Фильтры, выполненные на распределенных элементах, будут иметь паразитные всплески АЧХ (правда, с существенным затуханием) на кратных частотах настройки. Емкость связи Ссв будет в основном отвечать за полосу пропускания, а емкость согласования – за КСВ (потери) и немного – за центральную частоту настройки (определяемую в основном длинами отрезков кабелей). Для увеличения коэффициента подавления и улучшения согласования лучше использовать более низкоомный кабель (50 Ом). Как это не звучит странным, но кабель должен быть по возможности наиболее добротным, т.е. он должен иметь минимально возможные погонные потери. Для минимизации потерь фильтра, допускается включения двух отрезков кабелей в параллель (дополнительное снижение волнового сопротивления эквивалентного колебательного контура). Окончательную настойку фильтра лучше производить в составе оборудования, реально подключаемого на его входе и выходе. Чем шире полоса прозрачности фильтра – тем меньше его потери. Типовые потери фильтра при его правильной настройке и при использовании распределенных элементов не превышают 2,5 дБ. Фильтры допускается каскадировать. При этом крутизна скатов будет нарастать, но не прямо пропорционально числу звеньев. Типовой коэффициент подавления такого фильтра с П = 8 МГц составляет порядка 25-35 дБ при отстройке на 32 МГц относительно центральной частоты настройки. Много проще реализуются фильтры с полосой канала свыше 5%. По возможности, использовать согласующие конденсаторы с максимальной добротностью, а емкость связи - распределенного типа (также с целью повышения добротности). Потери в полосе прозрачности могут быть рассчитаны через известную добротность конденсаторов Qэл по формуле:

Например, для Qэл = 300 (типовая величина), f0 = 600 МГц и П = 8 МГц, потери составят 2,2 дБ. При заинтересованности читателей в инженерных методах расчета простых устройств, наиболее часто используемых на практике (малошумящие мачтовые усилители, канальные и широкополосные усилители мощности, канальные сплиттеры с высокой развязкой, фильтры всех классов, включая полосковые фильтры и т.п.), обращайтесь в редакцию журнала (Бителева А.Б.).

ЛИТЕРАТУРА

1.Песков С.Н. Основы теории линий передачи на высоких частотах. Часть 1: Режимы работы длинной линии без потерь. «Телеспутник», 2009г., №5, с.74-78.