Диплексери з мостовими з’єднаннями

Загальна характеристика диплексерів. Для зниження вартості й габаритів станцій зв’язку використовують ту саму антену для прийому сигналів і їх передачі. При цьому сигнал передавача, випромінюваний антеною, не має потрапляти в приймач, а прийнятий має надходити тільки в приймач. Пристрої, що забезпечують підключення передавача та приймача (що працюють одночасно на різних частотах) до однієї антени, називають частотно-розділовими пристроями, або диплексерами (іноді дуплексерами).

Диплексери мають задовольняти такі вимоги. Сигнал передавача, що просочується в приймач, потрібно ослабити до рівня, за якого немає насичення малошумного підсилювача (МШП) та вхідного змішувача (у разі великого підсилення МШП). Наприклад, якщо потужність передавача 10³ Вт, а потужність насичення МШП за входом 10^–6 Вт, то внесене ослаблення приймального плеча диплексера на частоті передачі має бути не менше ніж 90 дБ, що забезпечується потрібною кількістю ланок СПФ для заданого розносу частот прийому та передачі. При цьому підсилювач працює в лінійному режимі, хоча потужність передавача, що просочується, може істотно перевищувати

потужність прийнятого сигналу. Подальше ослаблення коливань передавача виконується за допомогою частотно-вибіркових властивостей МШП та тракту проміжної частоти.

Смуга пропускання фільтрів диплексера має бути не надто широкою, щоб забезпечити захист приймача від зовнішніх завад, зокрема по дзеркальному каналу, але й не занадто вузькою, інакше буде спотворено корисний сигнал. Внесене ослаблення диплексера на частоті прийому має бути мінімальним, щоб зумовлена ним складова шумової температури приймальної системи не перевищувала заданої.

У тракті передачі також мають бути малі втрати. Енергетичний потенціал потужних станцій може погіршуватись як через теплові втрати, так і в результаті розстроювання фільтрувальних систем унаслідок їх нагрівання. Так, втрати лише в 0,4 дБ у разі середньої потужності передавача 10 кВт відповідають 1 кВт потужності, що перетворюється в тракті НВЧ на тепло. Диплексер має забезпечувати передачу заданої потужності без пробою, не спричиняти затягування частоти генератора зі зміною навколишніх умов, мати мінімальні габаритні розміри та масу.

Для реалізації двостороннього зв’язку іноді використовують два близькі піддіапазони частот, розділені захисним проміжком. Якщо перший із них призначено для прийому сигналів, то другий - для передачі, і навпаки, тобто потрібно переключати фільтри з одного піддіапазону на другий. Щоб в обох цих випадках розв’язка приймача від передавача

була однакова й не нижча допустимої, ЧХ фільтрів має бути симетричною, з однаковою крутістю схилів. Потрібно, щоб форма ЧХ фільтрів і диплексера не змінювалась у разі перестройки з однієї робочої хвилі на іншу в межах піддіапазону.

Найпростішою конструкцією диплексера є трійник (рис. 1.167), до одного плеча якого підключено антену, до інших – через відповідні смугові фільтри - приймач і передавач. Довжину плеча l ₁ підбирають так, щоб сигнал передавача надходив без відбиттів у антену. Довжина плеча l ₂ забезпечує надходження прийнятого сигналу без відбиттів у приймач.

У сантиметровому діапазоні диплексер іноді складається з каскадно з’єднаних двох ЩМ і СПФ між ними, настроєних на частоту прийому (рис. 1.168. а). Прийняті антеною на частоті f ₁ коливання сигналу через СПФ двома шляхами однакової довжини (рис. 1.168. б) надходять у приймач, підключений до плеча 3. Коливання в плечі 3 складаються у фазі (на рисунку позначено зсуви фаз, зумовлені тільки проходженням хвиль через область зв’язку). У плече 4 сигнал не проходить через властивості ЩМ, а в плече 2 – через те, що хвилі приходять туди двома шляхами в протифазі, маючи однакову амплітуду.

Коливання передавача з частотою f ₂, відбиті фільтрами, приходять в антену також у фазі (рис. 1.169. а), а в плече 4 відбиті від фільтрів хвилі надходять у протифазі (рис. 1.169. б).

Розглянемо схему диплексера, що складається з двох подвійних трійників і двох СПФ, настроєних на частоту f ₁ прийнятого сигналу (рис. 1.170). Коливання цієї частоти від підключеного до антени плеча Н надходять у фазі в обидва бічні плечі подвійного трійника та попадають у приймач, складаючись у фазі в плечі Н другого подвійного трійника.

Коливання передавача на частоті f ₂ з Е -плеча подвійного трійника попадають спочатку в бічні плечі зі зсувом на 180° (відповідно до властивостей Е-трійників). Відбиваючись від СПФ, ці коливання знову повертаються до подвійного трійника, але вже у фазі, оскільки відстані, на які СПФ віддалені від трійника, відрізняються на L₂/4. Синфазні коливання з бічних пліч надходять у Н -плече і випромінюються антеною.

Використання ЩМ і подвійних трійників дає додаткову розв’язку приймача від передавача приблизно на 20...30 дБ порівняно з найпростішою схемою диплексера на трійнику (див. рис. 1.167).

У мініатюрних приймально-передавальних пристроях НВЧ раціонально застосовувати диплексери з фільтрами на ДР (наприклад, як показано на рис. 1.171). До мікрорознімання 1 підключено антену, до входу 7 – передавач, до гнізда 5 – приймач. Мікрорознімання входять у порожнину диплексера штирями. Порожнину диплексера розділено електромагнітним екраном 4 на два не зв’язаних між собою відсіки. Коливання від передавача на частоті ¦₁ штирем збуджують резонатор 6 у лівій частині диплексера, перший із трьох резонаторів фільтра, настроєний на частоту передачі.

Резонатор 3 (лівий)на виході фільтрузв’язаний з антеннним розніманням, коливання

передавача випромінюються в ефір.

Правий фільтр настроєний на частоту прийому ¦₂ й не пропускає потужні коливання передавача до приймального пристрою. Штир антенного гнізда збуджує правий резонатор 3, фільтр у правому відсіку пропускає прийняті на частоті ¦₂ коливання до приймача. Такий диплексер, на відміну від розглянутих вище диплексерів на ЩМ або на ПХТ, можна застосовувати для роботи з частотою прийому ¦₁ і частотою передачі ¦₂. Це, наприклад, дає змогу зменшити кількість типономіналів диплексерів у радіорелейних або стільникових лініях зв’язку.

Дата добавления: 2014-11-29