191163. lajstromszámú szabadalom • Mikrohullámú diplexer elrendezés
1 191 163 2 A találmány tárgya mikrohullámú diplexer elrendezés, amely két különböző frekvenciasávba eső jelek f, és f2 összegzésére, vagy szétválasztására használható, és az eddig ismert megoldásokhoz képest kisebb helyfoglalású, valamint egyszerűbb felépítésű, olcsóbb kivitelű, továbbá alkalmas olyan elektromos előírások megvalósítására, amely az ismert megoldásokkal nem teljesíthető. A kétféle feladatot az f„ f2 frekvenciájú jelek összeadását és szétválasztását három kapuval rendelkező mikrohullámú diplexer áramkörrel lehet megoldani. Ha a diplexer első kapujára f, frekvenciájú, második kapujára f2 frekvenciájú jelet adunk, akkor a harmadik kapun f, + f2 jclcsoport jelenik meg. Ha a diplexer harmadik kapujára az f, + f2 jelcsoportot adjuk, akkor az első kapunk az f, frekvenciájú, a második kapun az f2 frekvenciájú jelek találhatók. Az említett két eset közül az elsőnél a jelek összeadásáról, a másodiknál a jelek szétválasztásáról beszélünk. A diplexerek két mikrohullámú sávátercsztő szűrőt tartalmaznak, amelyek az átvinni kívánt fi vagy f2 frekvenciájú jeleket áteresztik és az átvinni nem kívánt f2 vagy f, frekvenciájú jeleket visszaverik. A diplexerbe épített sáváteresztő szűrők csatolt üregrezonátorokból ' annak kialakítva. Mikrohullámú berendezésekben a téglalap keresztmetszetű csőtápvonal szűrők alkalmazása hagyományosnak mondható. Emiatt a gyakorlatban használt mikrohullámú diplexerek többségében is csőtápvonal szűrők találhatók, amelyek a téglakeresztmetszetű csőtápvonalra helyezett írisz lemezek vagy botok segítségével vannak felépítve. Az írisz lemezek vagy botok a csőtápvonal szélesebbik oldalfalait fémesen összekötik és a közöttük lévő kb. félhullám hosszúságú csőtápvonal szakaszokban üregrezonátorok alakulnak ki. A szomszédos üregrezonátorok közötti csatolás az alap- és fedőlapjaikon lévő csatolónyílásokon keresztül jön létre. A csatolónyílásokat az írisz lemezek vagy botok által szabadon hagyott felületrészek képezik. A szűrő átviteli tulajdonságait az üregrezonátor száma, rezonancia frekvenciái és a közöttük lévő csatolás nagysága befolyásolja. A csőtápvona! szűrők csillapítás karakterisztikáját maximális laposságú vagy Csebisev típusra szokták megvalósítani. Az áteresztősáv szélessége a csatolások növelésével, illetve szorosításával és a csillapítás, illetve a szelektivitás az üregrezonátorok számának növelésével nagyobbra választható. Diplexerben történő alkalmazásnál az áteresztősáv azonos az átvinni kívánt f, vagy f2 frekvenciájú jeleket tartalmazó sávokkal. A zárósáv pedig azonos az átvinni nem kívánt f2 vagy f, frekvenciájú jeleket tartalmazó sávokkal. Botokból kialakított csőtápvonal szűrőknél a szélesebb áteresztősávhoz tartozó nagyobb csatolás a botok átmérőjének, illetve a botok és keskenyebbik oldalfalak közötti távolságnak csökkentésével elérhető. Az f, és f2 frekvenciájú jeleket tartalmazó sávok közötti távolság csökkentése esetén a kívánt zárósávi csillapítás megtartásához az üregrezonátorok számát kell növelni, A botok átmérőjének és a botok és a keskenyebbik oldalfalak közötti távolságnak csökkentése minden nehézség nélkül elérhető a kívánt mértékre. Az üregszámot ésszerű határok között szintén lehetséges növelni. Ezáltal a gyakorlatban előforduló igények kielégítésére a szűrők a diplexer számára a kívánt elektromos tulajdonsággal megvalósíthatók. A szűrők speciális összekapcsolásával alakítható ki a diplexer elrendezés. Az irodalomból ismert diplexerek közül a gyakorlatban legtöbbször az alábbi két összekapcsolási módszert alkalmazzák: Az l. ábrán lévő első összekapcsolási módszernél a D diplexer elrendezést úgy alakítják ki, hogy egy C cirkulátor két C, és C2 kapujához csatlakoztatják a két 1 és 2 sáváteresztő szűrőt. A D diplexer elrendezés I. első és II. második kapuja az 1, 2 sáváteresztő szűrők kimeneteinél, a III. harmadik kapu a cirkulátor szabadon hagyott C, kapujánál képződik. Az így létrejött diplexer teljesíti a jelek összeadására, illetve szétválasztására vonatkozó követelményeket. Ez a szétválasztás esetén az alábbi módon látható be. Az f, + f2 frekvenciájú jelcsoportot kapcsoljuk a diplexer III. harmadik kapujára. A jelcsoport a C cirkulátoron keresztül az 1 sáváteresztő szűrőre kerül. Az 1. sávátereszlő szűrő az álcresztősávjába eső f, frekvenciájú jelet átereszti a diplexer I. első kapujára. A zárósávba eső f2 frekvenciájú jelet az 1. sáváteresztő szűrő ismét a cirkulátorba veri vissza, amelyről az f2 frekvenciájú jel ezután a 2. sáváteresztő szűrőbe kerül. A 2. második sáváteresztő szűrő az áteresztősávjába eső f2 frekvenciájú jeleket a diplexer II. második kapujára ereszti át. Az összeadásra vonatkozó követelmény teljesülése hasonlóan kimutatható. Előnyös, hogy a cirkulátorból összeállított diplexer és a benne lévő szűrők áteresztő és zárósávjai megegyeznek egymással. Elegendő a szűrőkkel teljesíteni az előírásokat, mert a diplexer esetén azok automatikusan teljesülnek. A cirkulátorok vesztesége jelentős. Az I. ábráról látható, hogy az f, frekvenciájú jelek egy, az f2 frekvenciájú jelek pedig két cirkulátor úton haladnak át, amely erősen megnöveli a diplexer veszteségét. A cirkulátor általában elég drágán beszerezhető áramköri elem, és emiatt a cirkulátoros diplexer is elég költséges szerelvény. A 2. ábrán lévő második összekapcsolási módszernél a D diplexer elrendezést úgy alakítják ki, hogy egy T elágazó (E vagy H síkú) két kapujához csatlakoztatják a két 1 és 2 sáváteresztő szűrőt. A diplexer elrendezés I. első és II. második kapuja újra a szűrők kimeneteinél a III. harmadik kapu a T elágazó szabadon hagyott harmadik csatlakozásánál képződik. Adjuk az ft + f2 frekvenciájú jelcsoportot a diplexer harmadik kapujára. Az f2 frekvenciájú jeleket az 1. sáváteresztő szűrő visszaveri, és emiatt a T elágazó középvonala és a szűrő bemenete közötti L, távolságot megfelelően megválasztva elérhető, hogy a T elágazó III. harmadik és II. második kapui között az f2 frekvenciájújel visszaverődés nélkül áthaladjon. Hasonló szempontok szerint adódó L2 távolsággal biztosítható, hogy az ft frekvenciájú jel a T elágazó III. harmadik és I. első kapuja között szintén visszaverődés nélkül menjen át. Miután az f, frekveciájú jel az 1 sáváteresztő szűrő áteresztősávjába, az f2 frekvenciájú jel a 2 sávátercsztő szűrő átercsztősávjába esik, ezért a jelek a T elágazó első és második kapujáról a szűrőkön keresztül a D diplexer elrendezés I. első és II. második kapuira jutnak el. Ezzel a jelek szétválasztására, illetve összegezésére vonatkozó tulajdonságok teljesülését beláttuk. Előnyös, hogy a szűrővel lezárt T elágazó jelentősen kisebb veszteségű, mint a cirkulátor. Ezért a T el-5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
