www.radartutorial.eu www.radartutorial.eu Основы радиолокации

Настройка диплексер/фильтра

Частотная диаграмма данного диплексера.
По оси Y выполняется масштабирование в диапазоне от 71 до 76 МГц, по оси X - в диапазоне от 2700 до 2900 МГц. Введены три линейные функции, которые обозначают благоприятное расстояние между частотами на рабочей частоте A.
Средняя линия (длина обходной линии от 19λ) проходит по всей полосе.

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:

  1. набег фазы для электромагнитной волны на частоте А должен быть равен 0 градусов;
  2. 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)


Sponsors: