Простой диплексер, версия 2.0

18 октября 2021

Рассмотренный нами ранее Простой диплексер по схеме bandpass-bandstop имеет важный недостаток. Дело в том, что полоса пропускания диплексера будет разной в зависимости от выбранных номиналов компонентов. Последние же берутся с потолка. Сегодня мы познакомимся с методом расчета диплексера, который лишен этого недостатка.

Диплексер будем делать на 16 МГц, потому что такая частота понадобилось мне в очередном проекте. Для расчета воспользуемся калькулятором на сайте changpuak.ch:

Схема простого диплексера по схеме bridged tee

Схема называется bridged tee diplexer. Качественно это такой же диплексер по схеме bandpass-bandstop, только двунаправленный. Алгоритм расчета можно подглядеть в исходном коде страницы:

>>> from math import pi
>>> Q = 10
>>> F = 16_000_000
>>> R = 50
>>>
>>> Ls = (Q*R)/(2*pi*F)
>>> Ls*1000*1000
4.97359197162173
>>> Cs = 1/(2*pi*Q*R*F)
>>> Cs*1000*1000*1000*1000
19.89436788648692
>>>
>>> Cp = Ls/pow(R,2)
>>> Cp*1000*1000*1000*1000
1989.4367886486916
>>> Lp = pow(R/(2*pi*F),2)/Ls
>>> Lp*1000*1000
0.04973591971621729

Под добротностью (Q) здесь понимается отношение резонансной частоты контуров к полосе пропускания диплексера. И действительно, LTspice предсказывает полосу в 16 МГц / 10 = 1.6 МГц:

Модуль bridged tee диплексера в LTspice

Пурпурным цветом изображена расчетная АЧХ нашего диплексера. Зеленым цветом изображена АЧХ такого же диплексера, где номиналы компонентов выбраны наугад — 100 пФ для C1 и C2, 0.98 мкГн для L1 и L2. Разница на лицо.

Осталось только проверить, что это действительно работает:

Измеренная АЧХ диплексера по схеме bridged tee

Изначально была получена странная двугорбая АЧХ. Один горб пришелся чуть выше 16 МГц. Его частоту я скорректировал, отмотав два витка у L1. На схеме подписано окончательное число витков. Второй горб был ниже 16 МГц. Его частота была сдвинута выше растяжением витков у L2. Это однослойная катушка с воздушным сердечником, 4 витка проволокой 0.3 мм на каркасе 3 мм. Каркасом для намотки послужило сверло от дрели.

Результирующая АЧХ представлена выше. Полоса получилась шире 1.6 МГц, видимо, потому что номиналы компонентов отличаются от расчетных. Вносимые потери составили 2.2 dB. Пик КСВ оказался в полосе пропускания, где его значение достигло 1.3. На других частотах КСВ еще ниже.

Метки: , , .