Főszerkesztő: H O R V Á T H IMRE:
BHG ORION TERTA
Szerkesztő: A N G Y A L LÁSZLÓ SZERKESZTŐ BIZOTTSÁG BHG
ORION
TERTA
LaczUó Endre Bernhardt Richárd Kisler Péter Dr. Gosztony Géza Honti Ottó Klug Miklós Tölgyesi László
Jakubik Béla Baracs Sándor Csernoch János Froemel Károly Sass Károly Szabó Károly
Oánsághi Pál Baján Tibor Benedek Klek Kgerszegi Béla Hutter Mihály
<| M Ű S Z A I i vi \ J v-J£—r\i V 1
KÖZLEIV 1ÉNYE;K XXVII.
1981
évfolyam
Koaxiális elemek T V átjátszó berendezésekben Bevezetés Á nagyfrekvenciás t e c h n i k á n alapuló berendezések nem nélkülözhetik a koaxiális elemeket, mivel a topológiai felépítés gyakorlatilag mindenhol az aszimmetrikus nagyfrekvenciás tápvonalrendszerre épül fel. A koaxiális R F rendszert megköveteli a széles nagyfrekvenciás t a r t o m á n y a T V I — T V V . sáv mintegy 50—860 MHz-es frekvenciasávja. Felhasználva a tápvonalelmélet ide v o n a t k o z ó részeit, t o v á b b á a lineáris hálózatok elvi megfontolásait, segítségükkel a fent e m l í t e t t koaxiális elemek tervezhetők. A címben szereplő t é m á t a következő pontok sze rint t á r g y a l j u k : 1. Általános elvi megoldások. 2. K o n c e n t r á l t felépítésű és elosztott p a r a m é t e r ű építő elemek, L—C tagok viselkedésének össze hasonlítása. 8. K o n c e n t r á l t és elosztott p a r a m é t e r ű sávszűrők. 4. I r á n y c s a t o l ó k : a) 3 dB-es 90°-os (hybrid), b) tetszőleges kicsatolású iránycsatoló.
1. Általános elvi megfontolások A szűrők mint passzív r e a k t á n s négypólusok alap vető feladata, hogy bizonyos frekvenciák kis csilla pítással, a többi nem k í v á n t frekvencia nagy csilla pítással juthasson keresztül rajtuk. A T V átjátszók ban alkalmazott szűrők gyakorlatilag kivétel nélkül sávszűrők, amit a rendszer elvi működése követel meg: ( 1 . á b r a )
Külső K F m o d u l á c i ó
Videó #
Hang
K F moduláció fkkF = 38,9MHz fhkF= 32,4MHz
Híradástechnika
XXXII.
A K F frekvencián létrehozott k é p és h a n g m o d u l á ció egy összegzőfokozat u t á n az R F konverterre kerül, amely a névleges frekvenciasávban transz ponálja a k é p és hanginformációt. A s z a b v á n y á l t a l k i s u g á r o z h a t ó frekvenciaspektrum a 2. á b r á n l á t ható. A sávon kívüli harmonikus, oldal és mellékhullámú komponensekre az előírások rendkívül szigorúak. A rendszer működési elvéből következik ( k é p — h a n g e g y ü t t e s erősítés), hogy a nagy teljesítményű R F fokozatok — amelyek á l t a l á b a n széles sávú erősí tők — nemlinearitásából kombinációs t e r m é k e k is előállnak. Szemléltetésükre az alábbi matematikai összefüggések állnak rendelkezésre. Egy nemlineáris karakterisztika egy bizonyos tar t o m á n y b a n tetszőleges pontossággal közelíthető egy ,,n"-ed fokú polinommal (3. á b r a ) . ahol: -+a U"
.(1)
t / = Í7 -sin m t+ U -sm oo t+ ÍJ -sin a> t.
(2)
4i =
a
o +
a
i
í
/
v +
«2
t 7
? +
évfolyam
v
= = = = = u„ co ; co ; k
s
k
k
8.
szám
C
s
/
?+ • •
n
s
H
H
a polinom e g y ü t t h a t ó i , a vezérlőfeszültség, a kimenőáram, a képvivőfrekvencia ampl., a színsegédvivő-frekvencia ampl., a hangvivőfrekvencia ampl., co = az egyes vivők körfrekvenciái. H
Beírva az 4 i = / (U ) összefüggésbe U kifejezését, és rendezve az összefüggést az egyes kombinációs frekv
v
-t
.
1981.
«3
és a vezérlőfeszültség
R F keverő es teljesítmény erösitő
1. ábra. Alapsávon modulált T V átjátszóberendezés tömbvázlata
LÁSZLÓ BHG
PÁKAI
Antenna
JB 2 0 7 - 1 :
8. szám
f -~0,75MHz k
65MHz
1^ 0 0 kHz
,,
f
S§TÖ7-2j
2. ábra. A szabványos kisugárzott frekvenciaspektruma egy T V átjátszóberendezésnek
301
Z
i i a
0
,
iLt-=—J-
=,
.
=C
Ui = f ( U „ )
[B 2 0 7 - 3 :
5.
/
fi Z
tolódó.
0
:
f
1
Iránycsatoló elvi felépítése
ábra.
3. ábra. Egy nemlineáris négypólus transzfer karakte risztikája
venciák szerint, az egyenszinttől kezdve rendkívül nagyszámú kombinációs t e r m é k e t kapunk. (Részletes elemzés t a l á l h a t ó a B H G O R I O N T E R T A Műszaki Közlemények X X I I I . évfolyam 1977. 6. s z á m á b a n dr. Falus László „Multiplex rendszerű T V a d ó k " című leírásában.) A sávon kívüli t e r m é k e k közül a legnagyobb amp litúdóval az /Ra /Rf
/k"~ '/int'
=
n
/H +
=
í ?
"/int'
része. A mágneses t é r h a t á s á r a is i n d u k á l ó d i k fe szültség a segédtápvonalban, és ezen feszültség ha tására is folyik egy á r a m a s e g é d t á p v o n a l b a n . Ez az á r a m azonban irányfüggő, a mágneses t é r irányától függ. A mágneses t é r iránya pedig ellen tétes a haladó és reflektált teljesítménynél. Az egyes komponensek vektorai szemléletesen a 6. á b r á n l á t h a t ó k . A segédvonal megfelelő geometriai elhelyezésével elérhető, hogy az á b r á n a k megfelelően I és I abszolút értékei azonosak legyenek, így kioltódnak. Az irány csatoló csak a reflektált teljesítménnyel ará nyos kimenő feszültséget szolgáltatja az l-es kapun. M i n d k é t kaput Z impedanciával lezárva az előzőek analógiája alapján szétválasztható a h a l a d ó és reflek t á l t teljesítménnyel arányos kicsatolt feszültség. Nagyon elterjedten használt eszköz mindazon he lyeken, ahol szelektíven kell mérni egy t á p v o n a l o n valamelyik jellemzőt. Speciális esetben egy irány csatolón mérve a haladó és reflektált szintet, a k e t t ő viszonyából a reflexiós tényező, a reflexiós tényező ből pedig az állóhullámarány számolható. Az iránycsatolók egy speciális t í p u s a a negyed hullámhosszúságú vagy másnéven 90°-elektromos hosszúságú 3 dB-es iránycsatoló vagy 3 dB-es „ h y b r i d " (7. ábra). Tulajdonságait a következőkben lehet összefoglal ni : E
M H
0
ahol:
/
i
/
R a
/
R f
n
= > rendszerben, a képvivőtől a kisebb frekvenciák tarto m á n y á b a eső komponensek, a hangvivőtől a nagyobb frekvenciák tar t o m á n y á b a eső komponensek.
t = /
H
- / k
6
5
M
H
z
0
I
R
T
Szemléletesen a sávon kívüli domináns spektrum a 4. á b r á n l á t h a t ó . A kimeneten elhelyezett sávszűrő feladata min d e n n e m ű sávon kívüli t e r m é k elnyomása az előírt maximálisan megengedett szint alá. A 4. á b r á n lát h a t ó , hogy csak sáváteresztő szűrő képes az előírt fel adatot teljesíteni. Másik nagyon gyakran alkalmazott koaxiális elem az iránycsatoló. E l v i felépítése az 5. á b r á n l á t h a t ó . Fizikai, k v a l i t a t í v működése (a matematikai szám szerű levezetésektől eltekintve) a következő. K é t darab Z hullámimpedanciájú t á p v o n a l helyez kedik el egy közös nagyfrekvenciás térben. A főtápvonalon a nagyfrekvenciás energia T E M m ó d b a n ter jed (az elektromos erővonalak sugárirányban, a mág neses erővonalak koncentrikus körök m e n t é n he lyezkednek el). A segédtápvonalba a főtápvonal és a segédtápvonal közötti kapacitáson keresztül fe szültség indukálódik, amelynek h a t á s á r a a segédtáp vonalon á r a m folyik. Ennek az á r a m n a k az iránya nem függ attól, hogy a főtápvonalon merre halad a teljesítmény, mivel a segédtápvonal hossza lényege sen rövidebb, mint az üzemi hullámhossz negyed 0
1. Az l-es kapun beadott teljesítményt egyenlő a r á n y b a n osztja szét a 2-es és 3-as kapu között. P Innen a neve is, — = — 3 dB a szintcsökkenés. A 4-es kapu ilyenkor csatolásmentes. 2. Az l-es kapu bemenőimpedanciája mindaddig Z , amíg a 2-es és 3-as kapuk lezárása tetszőleges, de azonos. Ilyenkor a reflektált teljesítmény a 4-es kapura j u t . 0 l
z
0
'p J
haladó
p
ik, -n-fmt
A-ivíteli sav
l
7»'*
E
reflektaít
elektromos tererö ó r o m k o m p o n e n s e
I H halodóirónyú M
m á g n e s e s térerő aramkomponense
IMR r e f l e k t á l t i r á n y ú m á g n e s e s
térerő
óromkomponense
UYÓ7-Z] 4.
ábra.
mékek
302
Sávon kívüli domináns intermodulációs ter
ÍB 207- 6;
6. ábra. Az iránycsatoló segédvonalán átfolyó áramok vektorai Híradástechnika
XXXII.
évfolyam
1981.
S.
szám
7.
ábra.
90°-os 3 dB-es iránycsaloló elvi felépítése
10. ábra. Valóságos L venciafüggősége
Mivel a 3 dB-es iránycsatoló egy passzív reciprok invariáns hálózat, a fenti összefüggések természete sen érvényesek bármelyik bemenetre, t o v á b b á nem csak szétosztásra, de összegzésre is a l k a l m a z h a t ó (8. ábra). Ez a megoldás akkor a l k a l m a z h a t ó célszerűen, ha egy nagyfrekvenciás erősítőből a szükséges teljesít mény nem vehető k i .
elemek impedanciájának frek
—G
d u k t i v i t á s n a k , i l l . k a p a c i t á s n a k , a rezonanciafrek vencia felé közeledve m á r messzemenően nem igaz. Felírható egy ekvivalens reaktancia, melyet Z -vel jelölve: Kapacitás esetén e
Ze
1 —
-7
0
to LJZ 2
(3)
I n d u k t i v i t á s esetén (ÚL -3d!3
1 — co L
(4)
2
z„
RII
A (3) és (4) összefüggésben szereplő ( O L C < K 1 ese tén visszakapjuk az ideális kapacitás és i n d u k t i v i t á s frekvenciatartománybeli impedanciamenetét. A fentiek figyelembevételével érdemes analógiát vonni a tápvonalcsonkok mint r e a k t á n s elemek és a k o n c e n t r á l t elemek impedanciamenete k ö z ö t t . 2
¥ 8 Zo
O l -3dB "0i T aB207-8
1
Felírva egy Z hullámellenállású t á p v o n a l bemenő impedanciáját (a t á p v o n a l a t ideálisnak tekintve) a következő összefüggést kapjuk (4). 0
Tipikus elrendezés egy modulrendszerű nagy frekvenciás erősítőre 8. ábra.
2. Elosztott paraméterű és koncentrált felépítésű építőelemek, L — C tagok viselkedésének összehasonlítása A passzív r e a k t á n s négypólusok L ~ C elemekből épülnek fel. Megvizsgálva a helyettesítő k é p ü k e t (9a; db ábra). Az ábrából l á t h a t ó , hogy nem lehet megvalósítani tiszta kapacitív, i l l . induktív r e a k t a n c i á t . A parazita elemek zavaró h a t á s a attól függ, hogy milyen frek v e n c i a t a r t o m á n y b a n üzemel az illető elem, illetve mennyiségre elhanyagolható a parazita reaktancia hatása. A valóságos I . — C elemek impedanciájának frekven ciafüggősége l á t h a t ó a l ü « ; lOft á b r á n . A k o n c e n t r á l t L — C elemek csak egy bizonyos f r e k v e n c i a t a r t o m á n y b a n t e k i n t h e t ő k konstans i n -
=Z 0
K/
2
C
L
«/,
co B 2 0 7 - 9! 9. ábra. Valóságos kapacitás és induktivitás helyette sítő képe az ohmos veszteség elhanyagolásával Híradástechnika
XXXII.
évfolyam
1981.
2
0
0
(5)
2
ahol: a t á p v o n a l bemenőimpedanciája a lezáróimpedancia, a t á p v o n a l hullámimpedanciája, a fázistényező,
;. í
az üzemi hullámhossz, a t á p v o n a l hossza.
A r e a k t á n s passzív á r a m k ö r ö k b e n á l t a l á b a n t á p vonal csonkokat használnak rövidrezárt véggel a nagyfrekvenciás sugárzás megakadályozására és a konstrukció megkövetelte egyszerűség céljából. Az (5) összefüggés ez esetben a k ö v e t k e z ő k é p p módosul. Mivel Z , 0, í g y : Z
L
+ jZ tg/3 1 Z + / Z tg/31 '
Z
b e
= /Z tg/?1. 0
(6)
Ábrázolva a (6) egyenlet impedancia frekvencia k a r a k t e r i s z t i k á j á t , jellegre a 11. ábra ad felvilágosí tást. /Vz ábrából leolvasható tanulságok a k ö v e t k e z ő k : a) tetszőleges kapacitív, i l l . i n d u k t í v megvalósítható t á p v o n a l a k k a l ;
reaktancia
303
-bc( j
jB 207-11]
22. áöra. Végén rövidrezárt Z hullámimpedanciájú t á p v o n a l bemenő impedanciája az elektromos hossz (hullámhossz) függvényében 0
b) az impedancia tangens görbe m e n t é n változik, így
elektromos tápvonalhossz t e k i n t h e t ő frek
venciafüggetlen k a p a c i t á s n a k , i l l . i n d u k t i v i t á s n a k .
E l v i felépítés a 13. á b r á n l á t h a t ó . A gyakorlatban négy-öt rezonáns k ö r n é l t ö b b e t á l t a l á b a n nem alkalmaznak, mivel az á t e r e s z t ő t a r t o m á n y b e l i alapcsillapítás rohamosan nő, és ez jelen tős teljesítményveszteséget, illetve nagyobb R F tel jesítményeknél nagyfokú disszipációt jelent. Jelen cikknek nem célja a szűrőtervezés részletes ismertetése, az (1) irodalomban teljes részletességgel m e g t a l á l h a t ó . A főbb lépések sorrendben a k ö v e t k e zők: a) A.Z előírt szélektivitásgörbe alapján m e g h a t á r o z n i a szűrő fokszámát (a rezonáns körök s z á m á t ) ; b) Meghatározni a sávon belüli ingadozás, t o v á b b á az elhangolás mértékéből az egyes rezgőkörök jósági tényezőjét. TV-technikában á l t a l á b a n Z lezárások k ö z ö t t dolgozik a szűrő, így 0
^=(^„=0
Qz- • - Q n - i ^ ö feltétel á l t a l á b a n teljesül; c) Az előzőek ismeretében m e g h a t á r o z a n d ó
^ Í 2 ' ^23' • • • ' ^(n-i)'n é r t é k e ;
d ) Megtervezendő a szükséges illesztőhálózat.
Összegezve a 10; 11. á b r á t k ö n n y e n b e l á t h a t ó , hogy bizonyos feltételek mellett a k o n c e n t r á l t reakt á n s elemeknek megvan az elosztott p a r a m é t e r ű ekvivalense, t g y előírt f r e k v e n c i a t a r t o m á n y b a n jól k é z b e n t a r t h a t ó a n tervezhetők t á p v o n a l a k k a l reakt á n s négypólusok.
IllesztőhTl^n4
~j 23 K
\
{ j V ^ - T — [ Illesz iö Ln Qn
3. Koncentrált és elosztott paramétert! sávszűrők A nagyfrekvenciás t e c h n i k á b a n nem szokásos a Cauer vagy Csebisev típusú aluláteresztő szűrők t r a n s z f o r m á l t v á l t o z a t a i t használni, mivel földfügget len i n d u k t i v i t á s o k a t és k a p a c i t á s o k a t tartalmaz, és ezen elemek megvalósítása 100 M H z feletti frekven c i a t a r t o m á n y o k b a n rendkívül kis é r t é k ü k , t o v á b b á a parazita elemek nagyfokú h a t á s a m i a t t gyakorlati lag nem lehetséges. A T V - t e c h n i k á b a n használatos sávszűrők karakterisztikája l á t h a t ó a 12. á b r á n .
átviteli
[B.2Q7-13!
13.
ábra.
Csatolt sávszűrő elvi felépítése
A fentiek ismeretében realizálható a szűrő. Az / < < 100 M H z frekvenciákon á l t a l á b a n k o n c e n t r á l t ele mekkel (a hosszú t á p v o n a l a k miatt), míg 1 0 0 < / < 8 6 0 M H z frekvenciákon elosztott p a r a m é t e r ű t á p v o n a lak segítségével realizálhatók a sávszűrők. I t t szeretnék foglalkozni a t á p v o n a l a s illesztő hálózattal, annak is az egyik legegyszerűbb formá jával, a galvanikus becsatlakozás módszerével. A 14. á b r á n l á t h a t ó elrendezésben egy Z hullám ellenállású t á p v o n a l r a csatlakozunk az R lezáróel lenállással. A t á p v o n a l hossza L elektromos fokban értendő, ugyanis 0
2-jt
f -0,75 k
f.
fh
(7)
f MHz [B 207-12]
,
ábra. T V átjátszóberendezés R F sávszélességét meghatározó sávszűrő átviteli karakterisztikája 12.
Mivel ezek a sávszűrők relatíve k e s k e n y s á v ú a k , á l t a l á b a n 73// <10% a l k a l m a z h a t ó a részleges p ó luskiemelés módszere. Ebben az esetben t ö b b — az előírások által m e g h a t á r o z o t t p a r a m é t e r e k teljesítése érdekében — rezonáns körből épül fel a szűrő, és a rezonáns körök k ö z ö t t valamilyen tiszta reaktanciával történik a csatolás.
lm Z
"
T
z
;
0
T
|
7f, ! !
! I ! L
k
304
l.
. L - L J_ I
[B207;Uj
ábra. R ellenállással terhelt Zo hullámimpedanciá jú t á p v o n a l jósági tényezőjének meghatározásához alkalmas jelölések 14.
Híradástechnika
XXXII.
évfolyam
11)81.
8.
szám
A Z hullámellenállású tápvonal 1/ szakaszára csatlakozunk az ff ellenállással. Meghatározandó ilyenkor a t á p v o n a l b em en etén mérhető RJZ, ill. I Z impedancia, melyek ismeretében a jósági té nyező (Q) értéke. A következőkben közölt diagramok egy részletes számítógépes elemzés eredményei, ahol a Q előírt értékéből m e g h a t á r o z h a t ó L ' nagysága n
m
T'
~ L
Ti
, illetve — Z
normalizált értékekben
(15. á b r a ) .
Q
A t á p v o n a l elektromos és geometriai hossza k ö zötti összefüggés (7) segítségével a konstrukció által megkövetelt geometriai hosszból a rezgőköri jóság Q ismeretében L ' / L értéke, illetve a t á p v o n a l a t ter helő kapacitás nagysága m e g h a t á r o z h a t ó . A tápvonalelméletből ismert összefüggés szerint a végén rövidrezárt, kapacitással terhelt t á p v o n a l re zonanciafrekvenciája ott van, ahol a kapacitív, illetve a t á p v o n a l bemenőimpedanciájának összege nulla. Vagyis: / Z tg/? 1 - ^ 0
= 0.
s á v b a n a csatolási tényezőt frekvenciafüggetlennek tekinthetjük, nagyobb frekvenciatartományban azonban ez a közelítés nem áll fenn. Ugyanis A-„ = /(a)).
(10)
A frekvenciafüggőség jellege függ a csatolási t é nyezők megvalósításának á r a m k ö r i megoldásától. A 16a; í&b á b r á n l á t h a t ó a kétfajta jelleg. Elvileg készíthetők magasabb fokú csatoló á r a m k ö r ö k , ame-
Q i !
150
l
(8)
Rendezve az összefüggést, m e g k a p h a t ó belőle a tervezésre alkalmas formula az ismeretlen terhelő k a p a c i t á s meghatározása.
C =
coZ tg£L •
( 9 )
0
A (9) összefüggés segítségével megtervezhető a sáv szűrő terhelt rezgőköre. Szükséges még az egyes rezgőkörök közötti csatolási tényezőt realizáló reakt á n s elemek meghatározása. A TV-adó- és -vételtechnikában használatos sáv szűrők relatív kis sávszélessége m i a t t az áteresztő
100
50
10
30
50
70
90
L(CC) [B ? 07- 15c_
IS.
ábra.
Diagram a t á p v o n a l elektromos hossza és jósági tényezője közötti összefüggéshez (a; b ; c)
Híradástechnika
XXXII.
évfolyam
1981.
8.
szám
305
Ivek biztosítják a írekvenciafüggetlenséget, gyakor latban ezeket a megoldásokat egyes speciális esetek től eltekintve komplikáltságuk miatt nem használják. Célszerűbb olyan konstrukciós megoldást válasz tani, hogy megtartva az egyszerű csatoló r e a k t a n c i á kat váltakozva a l a k í t u n k k i az egyes rezonáns körök között a frekvencia növekedtével emelkedő, ±11. csök^ kenő jellegű csatolási tényezőt biztosító á r a m k ö r ö k e t . Jellemző példa egy a frekvenciával arányosan növek vő csatolási tényezőt biztosító csatoló á r a m k ö r r e a felső kapacitív, míg a frekvenciával a r á n y o s a n csök kenő csatolási t é n y e z ő t biztosító csatoló á r a m k ö r r e az als ó kapacitív csatoló á r a m k ö r 17a; 176 ábra.
0
+
nJ£2J£>
+
•rt-'il iA> T32Ö7-Í8]
ábra. A szűrő oldalmeredekségének változása a csatolási tényező jellegének függvényében 18.
:
N é h á n y jellemző adata a szűrőnek: f r e k v e n c i a t a r t o m á n y : 175—230 M H z ( T V I I I . s á v ) ; sávszélesség: 8 MHz/—0,5 dB pontok k ö zött; zárócsillapítás: — 30 dB f — 6,5 M H z , - 3 0 dB f + 6,5 M H z , áteresztő sávi csillapítás: <0,6 dB, áteresztő sávi reflexió: < 5 % , rákapcsolható RF-teljesítmény: 100 W szinkronos TV-jel, méretek: ~ 200 X120 X 60 m m . k
h
[B 207- 16j
16. ábra.
Csatolási tényező frekvenciafüggősége
A fentiekből levonható az a következtetés, hogy ha a szűrő fokszáma páros (2; 4; 6 rezonáns k ö r t tartalmaz), akkor a csatolóáramkörök száma p á r a t lan, így bármilyen kombinációban építjük be a csa t o l ó á r a m k ö r ö k e t , eredőben vagy a frekvenciával növekvő vagy csökkenő csatolási tényezőt kapunk. Ez azt eredményezi, hogy a szűrő oldalmeredeksége az elhangolás m é r t é k é b e n a sávközépi frekvenciához képest nem lesz szimmetrikus. A 18a; 18b á b r á n l á t h a t ó a kétféle lehetséges jelleggörbe.
X
T
'
L
M A [B 207-17]
ábra. A frekvenciával arányosan növekvő, 111. csökkenő csatolási tényezőt megvalósító áramkörök 17.
logA( OJ)
0
*,.ÍÜ_<±Í>
r
+
\3_2Ö7-\9\
Azonos oldalmeredekséggel rendelkező p á r a t lan fokszámú szűrő 19. ábra.
A 22. á b r á n egy T V I I I . sávra készült sávszűrő l á t h a t ó , amely a TV-átjátszó b e m e n ő f o k o z a t á b a n nyer alkalmazást. A 23. á b r á n egy tipikus k o n c e n t r á l t elemekből felépített sávszűrő l á t h a t ó . A T V I I . sávra készült szintén TV-átjátszó bemenőszűrőnek. Megfigyelhető, hogy ebben a sávban (73 — 100 M H z ) jól kézbent a r t h a t ó a n megvalósíthatók az i n d u k t í v elemek és kiválóan a l k a l m a z h a t ó k a kereskedelemben k a p h a t ó állítható kapacitások. Iránycsatotók:
T o v á b b folytatva a gondolatmenetet ö n k é n t adó dik, hogy ha a szűrő fokszáma p á r a t l a n (3; 5; 7), akkor a csatolóáramkörök száma páros, így megfe lelő kombinációval n a g y m é r t é k b e n k o m p e n z á l h a t ó a csatolási tényező frekvenciafüggősége, így a szűrő oldalmeredeksége azonos az átviteli sáv alatti és fe letti f r e k v e n c i a t a r t o m á n y o k b a n (19. ábra). A 20. á b r á n l á t h a t ó egy T V I I I . s á v r a készült sávszűrő levett fedőlapokkal a hangolókapacitások felül, míg a 21. á b r á n ugyanez a szűrő a be- és k i csatlakozás oldaláról nézve.
306
a j 3 dB-es 90°-os (hybrid) Az l-es pontban általánosságban jellemzett 3 dB-es iránycsatolóról, méretezési módszereiről szeretnék n é h á n y alapvető szempontot ismertetni (részletesen) (2). A 7. ábra alapján írható, hogy az egyes kapukra j u t ó feszültség C -sin Q l-C -cos 6> ' 2
2
Híradástechnika
XXXII.
2
(11)
2
évfolyam
1981.
8.
szám
TV I I I . sávi sávszűrő a hangolókapacitások felőli oldala 20.
ábra.
21. ábra. TV felőli oldala
I I I .
sávi sávszűrő a becsatlakozások
l-C í-C -cos 0
22. ábra.
T V I I I . s á v i kis t e l j e s í t m é n y ű
sávszűrő
23. ábra. T V I I . sávi koncentrált elemekből felépített kis teljesítményű sávszűrő
2
HA
2
(12)
2
Ismerve a kezdeti feltételt, hogy a k é t átlós ka pura (2; 3) j u t ó teljesítmény egyenlő, a (11); (12) egyenlet egybevetésével k a p h a t ó , hogy 1
C-(3
(13)
áB)fl
Ilyenkor az egyes kapukon megjelenő feszültség a 24. á b r á n l á t h a t ó . Az w és a> határfrekvenciákat A U mértéke defini álja. Szélesebb sávú megoldást akkor kapunk, ha a sávközépen nem az ideális 3 dB-es elosztást valósít j u k meg, hanem ennél kisebbet. Ugyanazon AU hiba esetén a sávszélesség jóval nagyobb, mint maximálisan lapos közelítés esetén (25. ábra). Ezzel a módszerrel + n é h á n y tized dB-es h i b á v a l nagyjából egy o k t á v n y i sávszélesség érhető el. Egy o k t á v n á l nagyobb sávszélesség esetén t ö b b k ü l ö n b ö zőképpen csatolt A/4 hullámhosszúságú vonal lánc bakapcsolása szükséges. A z ilyen konstrukciók t á r a
Híradástechnika
207-24.
24.
ábra.
A 3 dB-es hybrid kapuin levő feszültségek
1
XXXII.
évfolyam
1981.
8.
szám
-3dB
B 207-25
ábra. 3 dB-es hybrid kapuira jutó feszültségek Gsebisev jellegű közelítés esetén 25.
307
gyalása lényegesen meghaladja a cikk kereteit, a (2), (3) irodalomban részletes analízis t a l á l h a t ó . b) Tetszőleges
kicsatolású
iránycsatoló
A (11) összefüggésben szereplő
v
i
s z o n
yt
meg-
("i)
határozó „C" konstans segítségével méretezhető az iránycsatoló „0" elektromos hossz rögzítése esetén (általában <9<s:90 ). Ezek az iránycsatolók t ö b b n y i r e állítható kivite lűek, ugyanis célszerűnek bizonyult a kicsatolt szint bizonyos t a r t o m á n y b e l i szabályozása, ezáltal elke r ü l h e t ő a nagyfrekvenciás koaxiális potenciométer h a s z n á l a t a , ami stabilitás és á r szempontból nem el h a n y a g o l h a t ó tényező. Jellegzetes irány csatoló elren dezés l á t h a t ó a 26. á b r á n , ahol a haladó és reflektált teljesítménnyel a r á n y o s szint csatolható k i . Ez egy értelműen l á t h a t ó az iránycsatolóknak a t á p v o n a l r a való felerősítésükből. A cikk egy általános ismertetést p r ó b á l t adni a koaxiális technika ez irányú, kissé idegennek tekin t e t t területéről, és reméljük, hogy adott esetben a k o n s t r u k t ő r n e k , illetve tervezőnek hasznos ismerete ket is szolgáltat. o
308
26. ábra.
Iránycsatolók elhelyezkedése a t á p v o n a l o n
I R O D A L O M [1]
Meinke:
[2]
Microwave
R á d i ó t e c h n i k a i k é z i k ö n y v 1964
[3]
Dr. Jachimovits: Elosztott p a r a m é t e r ű p a s s z í v h á l ó z a t o k mátrixanalízise.
[4]
Dr. Islvánffy:
füters:
1964
Tápvonalak, antennák, hullámterjedés.
Híradástechnika
XXXII.
évfolyam
1981.
8.
szám
