Многоканальное частотно-разделительное устройство

 

Изобретение относится к радиотехнике и связи, в частности к многоканальной радиосвязи, технике частотно-разнесенной передачи и формированию сложных сигналов. Техническим результатом является обеспечение соединения двух или более источников или нагрузок, работающих на различных частотах, с общей нагрузкой или источником, упрощение условия согласования источников (нагрузок) с общей нагрузкой (источником), обеспечение предварительной взаимной развязки источников или нагрузок. Устройство состоит из N по числу каналов полосно-пропускающих фильтров и соединительной линии, включающей короткозамкнутый отрезок линии, (N-1) последовательных отрезков линии и линию связи. Точки подключения источников или нагрузок распределены вдоль соединительной линии и отделены друг от друга последовательными отрезками линии, а совокупности последовательных и короткозамкнутого отрезков образуют для каждого из каналов нагрузок или источников короткозамкнутые четвертьволновые отрезки линии. 1 ил.

Многоканальное частотно-разделительное устройство предназначено для использования в многоканальных системах проводной, кабельной и радиосвязи, в системах связи с частотно-разнесенной передачей, в системах связи с раздельным излучением спектральных составляющих, а также в устройствах формирования сложных сигналов. Ввиду его дуальности многоканальное частотно-разделительное устройство может быть применено как в передатчике, так и в приемнике системы связи. В зависимости от схемы построения передатчика или приемника устройство осуществляет объединение или разделение сигналов отдельных каналов, имеющих неперекрывающиеся спектры.

Известные частотно-разделительные устройства (см., например, книгу: Алексеев О. В., Грошев Г.А., Чавка Г.Г. Многоканальные частотно-разделительные устройства и их применение. - М.: Радио и связь, 1981) выполняются по последовательной, параллельной или иерархической схемам, в которых, как правило, предъявляются существенно жесткие требования к частотно-избирательным фильтрам в плане согласования сопротивлений и обеспечения высокой крутизны склонов амплитудно-частотной характеристики.

Наиболее близким аналогом является схема двухканального разделительного устройства (см., например, книгу: Кузинец Л.М., Метузалем Е.В., Рыманов Е.А. Приемная телевизионная техника: Справочник. - М.: Связь, 1968. - С, 413-414), применяемая в технике телевизионного приема и состоящая из двух полосно-пропускающих фильтров из отрезков кабеля, короткозамкнутого отрезка кабеля, соединительного отрезка кабеля и коаксиальной линии связи с нагрузкой (телевизионным приемником). Недостатком данного устройства является возможность подключения только двух нагрузок к одному источнику или только двух источников к одной нагрузке.

Техническим результатом является обеспечение возможности одновременного соединения двух или более источников или нагрузок, работающих на различных частотах, с общей нагрузкой или источником, улучшение условий согласования источников (нагрузок) с общей нагрузкой (источником) и взаимной развязки источников (нагрузок).

Поставленная цель достигается тем, что точки подключения источников или нагрузок распределены вдоль соединительной линии и отделены друг от друга последовательными отрезками линии, а совокупности последовательных и короткозамкнутого отрезков образуют для каждого из каналов (нагрузок или источников) короткозамкнутые четвертьволновые отрезки линии.

На чертеже показана структура многоканального частотно-разделительного устройства.

Многоканальное частотно-разделительное устройство, предназначенное для соединения N источников или нагрузок 1, работающих на различных частотах, с общей нагрузкой или источником 2, включает N полосно-пропускающих фильтров 3 и соединительную линию, состоящую из короткозамкнутого отрезка линии 4, N-1 последовательных отрезков линии 5 и линии связи 6 с общей нагрузкой или источником. Точки подключения отдельных каналов (т.е. соответствующих источников или нагрузок) распределены вдоль соединительной линии и отделены друг от друга последовательными отрезками линии 5. Совокупности последовательных и короткозамкнутого отрезков образуют для каждого из каналов короткозамкнутые четвертьволновые отрезки, обладающие бесконечным в пределе сопротивлением и отражающие колебания с резонансной длиной волны без изменения начальной фазы. Между отрезками 4 и 5₁ подключается вход или выход полосно-пропускающего фильтра 3₁ канала с минимальной рабочей длиной волны λ₁ или максимальной средней рабочей частотой, между отрезками ₁ и 5₂ - вход (выход) канала с большей длиной волны λ₂ и т.д. Длина короткозамкнутого отрезка 4 выбирается равной L = λ₁/4 = λ_min/4, а последовательных отрезков - l_n = (λ_n+1-λ_n)/4 = λ_n+1/4-l_n-1, где n - номер соответствующего отрезка в последовательности, а также номер канала, n=1...(N-1).

В такого рода частотно-разделительном устройстве короткозамкнутый отрезок линии и все элементы соединительной линии образуют единую неразрывную линию коаксиального, полоскового или иного типа, в которой каждый из источников (нагрузок) нагружен на параллельное соединение четвертьволнового короткозамкнутого отрезка, обладающего в пределе бесконечным входным сопротивлением, и согласованной линии связи с общей нагрузкой (источником).

Сигнал первого канала с максимальной рабочей частотой, т.е. с минимальной рабочей длиной волны, от источника 1₁ поступает через полосно-пропускающий фильтр 3₁ в соединительную линию в точке между короткозамкнутым отрезком 4 и последовательным отрезком 5₁. Со стороны отрезка 4 для колебания первого канала образуется бесконечное сопротивление, в результате чего колебание отражается и направляется через совокупность отрезков 5₁, 5₂ и т. д. в сторону общей нагрузки 2. После прохождения отрезка 5₁ сигнал первого канала поступает в точку подключения выхода второго канала. Выход второго канала образован полосно-пропускающим фильтром 3₂, в полосу пропускания которого спектр сигнала первого канала не входит. Колебание первого канала отражается от выхода фильтра 3₂ и через отрезок 5₂ передается дальше, где происходят аналогичные действия, вплоть до согласованной линии 6 и нагрузки 2.

Процедура подключения остальных каналов (источников) к общей нагрузке 2 аналогична вышеописанной с той лишь разницей, что четвертьволновой короткозамкнутый отрезок образуется уже совокупностью основного отрезка 4 и последовательных отрезков 5₁ для второго канала, 5₁ и 5₂ для третьего канала, 5₁, 5₂ и 5₃ для четвертого канала и т.д. Таким образом, по мере увеличения рабочей длины волны канала или уменьшения его рабочей частоты длина частного короткозамкнутого отрезка постепенно увеличивается, а длина соединительной линии между точкой подключения выхода соответствующего полосно-пропускающего фильтра и общей нагрузкой уменьшается.

Формула изобретения

Многоканальное частотно-разделительное устройство для соединения нескольких источников или нагрузок, работающих на различных частотах, с общей нагрузкой или источником, состоящее из N по числу каналов полосно-пропускающих фильтров и согласующей соединительной линии, включающей короткозамкнутый отрезок линии, N-1 последовательных отрезков линии и линию связи, соединенных так, что точки подключения полосно-пропускающих фильтров канальных источников или нагрузок распределены вдоль соединительной линии и отделены друг от друга последовательными отрезками линии, причем выход или вход полосно-пропускающего фильтра канала с максимальной средней частотой подключен непосредственно к короткозамкнутому отрезку линии, а канала с минимальной частотой - к общей линии связи, отличающееся тем, что совокупности последовательных и короткозамкнутого отрезков образуют для каждого из каналов источников или нагрузок согласующие короткозамкнутые отрезки линии, суммарные длины которых равны четверти длины волны, соответствующей средней частоте соответствующего канала.

РИСУНКИ

Рисунок 1