fbpx
Share this article
Share on linkedin
Share on facebook
Share on twitter

יתרונות החיבור בטור של מסננים ללא החזרות

Ming Hao Yan, Mini-Circuits

מסננים שמחוברים בחיבור טורי משמשים באופן נפוץ כדי לשפר את הדחייה בפס החסימה ואת התלילות בפס המעבר. אפשר להשתמש בטכניקה הזו גם כדי לשלב מסננים מעבירי גבוהים ומסננים מעבירי נמוכים, כדי ליצור תגובה של מסנן מעביר פס. אמנם השימוש במסננים בחיבור טורי משיג את התופעות הרצויות האלו, אך מסננים קונבנציונליים מחזירים באופן מלא אותות בפס החסימה, והאות המוחזר יוצר גלים עומדים בנתיב האותות שבין דרגות המסנן. כל זה יכול ליצור בעיות בפס ההעברה, למשל אדוות וחוסר יציבות בפאזה, שמעוותים את האות הרצוי ומפחיתים את ביצועי המערכת.

במסננים ללא החזרות בסדרה X של Mini-Circuits מופעלת טופולוגית מסנן חדשנית שבה אותות בפס החסימה מסתיימים ( terminated) באופן פנימי במקום שיוחזרו אל המקור. תכונה זו מעניקה למתכננים של מערכות ת”ר [RF] וגלי מיקרו יתרונות רבים בהשוואה לתכונות של המסננים הקונבנציונליים. אחד היתרונות האלו הוא היכולת להציב את המסננים בחיבור טורי בחלקים מרובים ולבטל את התופעות הבלתי רצויות שמופיעות לא פעם, כאשר מציבים בחיבור טורי מסננים קונבנציונליים. מאמר זה מדגים כיצד מסננים ללא החזרות מבטלים את הבעיות האלו כשהם מחוברים בטור, ואיך הם מספקים גמישות רבה יותר בתכנון ושיפורים בביצועי המערכת.

הדמיה

הדגם XLF-421+ של מסנן ללא החזרות ישמש כדוגמה בהדגמה הבאה. הדגם XLF-421+ הוא מסנן מעביר נמוכים ללא החזרות עם פס העברה מ- DC עד 420 מגה הרץ. הוא מגיע להפסדי מעבר של 1.4 dB בפס ההעברה, לדחייה של 14 dB בפס החסימה מ- 900 עד 5200 מגה הרץ ולדחייה של 24 dB בפס החסימה מ- 5200 עד 18000 מגה הרץ. הדמיה של פרמטרי S כאשר שני מסננים דגם
XLF-421+  מחוברים בטור נראית באיור 1. נתוני ההדמיה עבור הפסדי המעבר (איור 2) מראים את השיפור הצפוי בדחייה בפס החסימה וכן שיפוע קצה חד יותר במעבר, כאשר שני מסננים מחוברים בטור. בינתיים ההשפעה על הפסדי ההחזרה בכניסה וביציאה (איור 3 ואיור 4) היא מזערית. ראוי לשים לב שנתוני ההדמיה של שני מסננים ללא החזרות שמחוברים בטור, לא מציגים כל אדוות, עיוותים או התנהגויות לא רצויות אחרות, שהיו מופיעות אם במערכת היו מוצגים החזרות או אי יציבות בפאזה.

יתרונות החיבור בטור של מסננים ללא החזרות
יתרונות החיבור בטור של מסננים ללא החזרות
יתרונות החיבור בטור של מסננים ללא החזרות
יתרונות החיבור בטור של מסננים ללא החזרות

תוצאות הבדיקה

על מנת לאמת עוד את היתרונות של מסננים ללא החזרות שמחוברים בתצורה טורית, נערכה בדיקה להשוואה של המסנן ללא החזרות דגם XLF-421+ למסנן קונבנציונלי דגם NLP-550+ כאשר הוא מחובר בטור. היחידות הולחמו על מעגלי בדיקה ומעגלי הבדיקה חוברו ביניהם בטור וחוברו אל נתח רשתות וקטורי, תוך הפעלה של הארכת חיבורים אוטומטית. המסנן ללא החזרות נבדק עבור 1, 2 ו- 3 חוליות, והמסנן הקונבנציונלי נבדק עבור 1 ן -2 חוליות. הפסדי המעבר, הפסדי ההחזרה בכניסה וביציאה והשהיית החבורה נסרקו על פני טווח מ- DC עד 5000 מגה הרץ עבור כל מבנה. נתוני המדידות מוצגים באיורים 5a עד 5j.

יתרונות החיבור בטור של מסננים ללא החזרות

עקומות הפסדי המעבר של מסנן קונבנציונלי מציגות גידול צפוי בדחייה בפס החסימה, כאשר שני מסננים מחוברים בטור. ואולם, אדווה ברורה מופיעה על פני פס החסימה בעקומה של שתי החוליות. הסיבה לכך היא יחס פאזות לא יציב בין האות העובר לאות החוזר. בנוסף, אדווה לא רצויה מופיעה בפס ההעברה סמוך לקצה הפס בעקומת שתי החוליות. זוהי תוצאה של קלקול הנובע מהפסדי החזרה בפס ההעברה ומהחזרות במעבר. בניגוד לכך, הביצועים של הפסדי מעבר עבור מסנן ללא החזרות חוזרים על עצמם יפה מאוד כאשר מחברים בטור שני חלקים ושלושה חלקים, ללא כל אדוות או עיוותים, שנראו בחיבור של המסנן הקונבנציונלי.

האיורים 5e עד 5h מציגים את ההשפעה על הפסדי החזרה של שני סוגי המסננים כפונקציה של מספר החוליות. המסנן הקונבנציונלי מציג קלקול משמעותי בהפסדי ההחזרה שבכניסה וביציאה בפס ההעברה, כאשר  שתי חוליות חוברו בטור – ב- 20 dB בקירוב בכמה מהאזורים.

מצד שני, כאשר שתי חוליות של מסנן ללא החזרות מחוברות בטור, הפסדי החזרה בכניסה וביציאה משתנים על פני פס ההעברה, אבל אותו קלקול לא ניכר, ולמעשה, הפסדי ההחזרה גדלו בכמה תדירויות ביחס לאלו שהיו במסנן יחיד. עובדה זו מדגימה שעל ידי חיבור בטור של מסננים ללא החזרות אפשר לממש שיפור בהפסדי ההחזרה בפס ההעברה ובפס החסימה לעומת מה שקיים במסננים קונבנציונליים.

יתרונות החיבור בטור של מסננים ללא החזרות

לבסוף, השהיית החבורה (איור 5i ואיור 5j) עבור שני מסננים קונבנציונליים מחוברים בטור מציגה שינויים פרועים על פני התדירויות שגורמים לעיוותי אותות בפס ההעברה. בהשוואה לכך, השהיית החבורה נשארת שטוחה על פני פס ההעברה, במעבר ועל פני פס החסימה, כאשר מחברים בטור שתיים ושלוש חוליות של מסנן ללא החזרות. כל זאת מוכיח שמסננים ללא החזרות מבטלים למעשה את העיוותים הקשורים בחוסר היציבות בפאזה, כאשר מחברים אותם בטור.

יתרונות החיבור בטור של מסננים ללא החזרות

מסקנות

אחד היתרונות של מסננים ללא החזרות הוא היכולת לחבר מסננים בטור בחלקים מרובים, תוך כדי ביטול למעשה של התופעות המזיקות של החזרת אותות. עובדה זו הופכת את המסננים האלו לאבני בניין גמישות באופן מיוחד עבור יישומים שבהם יש צורך בדחייה גדולה יותר בפס החסימה או בשיפוע חד יותר, שעה שהם מאפשרים קיומם של שיפורים משמעותיים בביצועי המערכת כולה.

Liked this article? Please share it!

Share on linkedin
LinkedIn
Share on facebook
Facebook
Share on whatsapp
WhatsApp
Share on telegram
Telegram
Share on email
Email