Настройка диплексер/фильтра
Рисунок 1. Частотная диаграмма диплексера с отрезком волноводной линии, длина которого в 19 раз превышает длину волны Е-диапазон
Принцип настройки диплексера рассмотрим на примере радиолокатора управления воздушным движением AN/TPN-24. Волноводный диплексер наиболее эффективен когда настроечный отрезок линии передачи одновременно удовлетворяет следующим условиям:
- набег фазы для электромагнитной волны на частоте А должен быть равен 0 градусов;
- набег фазы для волны на частоте В должен быть равен 180 градусов.
Таким образом, длина одного и того же отрезка линии передачи (волноводной, в рассматриваемом случае) должна быть равна четному числу полуволн для одной частоты и нечетному числу полуволн для другой частоты. Математически это можно выразить следующей формулой:
| fB = fA· (1 + | 1 | ) | где |
fA – частота первого передатчика; fB – частота второго передатчика; kv – целочисленный коэффициент кратности длины отрезка волновода длине волны. |
(1) |
| 2·kv |
Таким образом, разнос частот устанавливается конструктивно. Если же по тем или иным причинам частотный разнос будет отличаться от установленного, то следует ожидать больших потерь в диплексере как на передачу, так и на прием.
Заметим, что рассчитанный разнос частот для такого диплексера может достигаться как в случае когда частота А выше, так и в случае, когда частота А ниже частоты В. По этой причине требуется дополнительный волноводный фильтр для частоты, равной (2·fA-fB).
Вывод
Диплексер будет обеспечивать требуемый частотный разнос в 72 МГц только если длина отрезка линии передачи ровно в 19 раз превышает длину волны передатчика А, при этом рабочая частота передатчика А составляет ровно 2736 МГц (Рисунок 1). На всех других частотах диплексер будет более или менее неэффективен.
Поскольку мощность передатчика измеряется на направленном ответвителе, находящемся уже после диплексера, а ослабление в два или три децибела, возникающее на диплексере, может быть компенсировано увеличением тока магнетрона, то обычно отмеченная неэффективность незаметна. Однако неэффективность диплексера проявляется в виде ослабления сигнала и на прием! Если по этой причине в приемник попадет только половина эхо-сигнала, оператор радиолокатора будет удивлен тому, что передатчик В не обеспечивает требуемую дальность действия по непонятным причинам.
Решения этой проблемы можно добиться только выбором рабочих частот, адаптированных к характеристикам диплексера. Это соответствует немного меньшему, чем 72 МГц, разносу частот для нижних частот рабочего диапазона и немного большему разносу частот для верхних частот рабочего диапазона. Производитель допускает это и дает в техническом задании разрешение на допуски до двух мегагерц. Это означает, что если передатчик A настроен на 2 800 МГц, то разнос частот 74 МГц более эффективен, чем 72 МГц, при этом передатчик B должен быть настроен на частоту 2 873,7 МГц. Однако, если передатчик A работает на частоте 2708 МГц, то наиболее эффективной для передатчика B является частота 2 779,2 МГц.
Рисунок 1. Частотная диаграмма диплексера с отрезком волноводной линии, длина которого в 19 раз превышает длину волны (Е-диапазон)