Призначення фільтрів НВЧ і класифікація

Фільтри НВЧ

Електричні фільтри – це частотно-вибіркові чотириполюсники (багатополюсники), що пропускають спектральні складові коливань у заданих смугах пропускання й ослаблюють (затримують) їх у заданих смугах затримування (ослаблення). Конструктівно вони є системою зв'язаних резонаторів.

У телекомунікаційних системах фільтри НВЧ використовують для таких цілей:

· виділення корисного сигналу на вході приймача й захисту його від завад;

· виділення частотних каналів у багатоканальних системах передачі для їх роздільного підсилення (обробки);

· забезпечення одночасної роботи приймача та передавача на одну спільну антену;

· обмеження спектра випромінювання передавача для виконання вимог ЕМС радіоелектронних засобів;

· запобігання просочуванню коливань гетеродина в антену (для забезпечення ЕМС чи радіомаскування приймача; за випромінюванням гетеродина станцію зв’язку можна виявити навіть тоді, коли вона працює тільки на прийом);

· визначення частот РЕЗ, що працюють, за допомогою гребінчастого фільтра, набору фільтрів чи перестроюваного фільтра;

· широкосмугового узгодження комплексних навантажень;

· ослаблення впливу шумів гетеродина на змішувач і т. ін.

Зазначені фільтри класифікують за такими ознаками:

за положенням смуг пропускання та затримування – на фільтри нижніх частот (ФНЧ) (рис. 1.68.а), верхніх частот (ФВЧ) (рис. 1.68.б), смугово-пропускні (смугові) фільтри (СПФ або СФ) (рис. 1.68.в), смугово-затримні (режекторні) фільтри (СЗФ або РФ) (рис. 1.68.г);

· за шириною смуги пропускання – на вузькосмугові (фільтри, що мають відносну смугу пропускання (затримування) до 3 %), середньосмугові (від 3 до 10 %), широкосмугові (понад 10 %);

· за формою частотної характеристики (ЧХ) ослаблення – на фільтри з максимально плоскою ЧХ (МПЧХ, або Баттерворта (рис.1.69, лінія 3)); з «рівнохвильовим» пульсівним ослабленням у смузі пропускання та монотонним зростанням у смузі затримування (з чебишовською ЧХ – ЧЕХ (рис.1.69, лінія 2)); з пульсівною ЧХ у смузі пропускання та сплесками ослаблення в смузі затримування (Кауера – Золотарьова);

· за принципом дії – на відбивні та невідбивні (узгоджені). У відбивному фільтрі відбиті його окремими елементами хвилі взаємно компенсуються на вході тільки в смузі пропускання. На частотах смуги затримування такої компенсації не відбувається; сигнал відбивається від входу фільтра, утворюючи стоячу хвилю, тому на вихід фільтра він надходить значно ослабленим. Вхід невідбивного фільтра узгоджений із джерелом сигналу на всіх частотах. Коливання на частотах смуги пропускання надходять через фільтр у навантаження, а на частотах смуги затримування поглинаються поглиначами відбитої хвилі, що входять до складу фільтра чи підключені до його додаткових виходів;

· за конструктивним виконанням і використаними елементами – на хвилевідні, коаксіальні, смужкові, твердотільні (з діелектричними чи феритовими резонаторами). Конструктивними елементами фільтра є реактивні неоднорідності, резонатори та з’єднувальні відрізки ЛП;

· за кількістю ланок – на одноланкові (рис. 1.70, а – на решітках індуктивних штирів; б – на індуктивних діафрагмах), дво- та багатоланкові фільтри (рис. 1.71, а – ФНЧ коаксіальної конструкції; б – СПФ з індуктивними зв’язками; в – смужковий СПФ на штирях), які утворюються каскадним з’єднанням окремих ланок (резонаторів);

· залежно від способу з’єднання ланок – на фільтри з безпосередніми та з чвертьхвильовими зв’язками (відповідно рис. 1.72 та 1.73);

Перевага фільтрів із чвертьхвильовими зв’язками – можливість поелементного настроювання й виготовлення, недолік – великі габарити. Крім того, сполучні відрізки ЛП

значною мірою впливають на характеристики фільтра, і це слід ураховувати під час їх розрахунку.

· за фіксацією смуги пропускання - на неперестроювані (настроєні на фіксовану частоту) чи перестроювані (механічно, електрично) одночасним перестроюванням ланок-резонаторів. Для механічного перестроювання використовують поршні, металеві чи діелектричні стрижні, змінні конденсатори. У коаксіальних квазістаціонарних резонаторах (ланках фільтрів) можна змінювати довжину центрального провідника чи ємнісного зазору.

Конструкцію механічно перестроюваного дволанкового коаксіального фільтра як приклад показано на рис. В.3.

У разі електричного перестроювання змінюють ємність варактора; ЗІГ-резонатори перестроюють зміною поля, що намагнічує ферит.

У фільтрах НВЧ всіх видів можуть виникнути паразитні смуги пропускання внаслідок того, що об’ємні, коаксіальні та смужкові резонатори мають безліч власних частот.

Хвилевідним фільтрам властиві малі втрати в смузі пропускання. Вони можуть працювати на великих потужностях, але їх маса й габаритні розміри досить великі. Коаксіальні фільтри мають зазвичай менші масу та габарити, але й меншу пропускну потужність, ніж хвилевідні. Твердотільним і смужковим фільтрам властиві малі розміри, великі втрати, невелика пропускна потужність.

Дата добавления: 2014-11-29