5.5. Влияние частотной зависимости характеристических сопротивлений фильтров на неравномерность АЧХ каскада

Амплитудно-частотные свойства характеристик каскада УРУ определяются влиянием нескольких основных факторов: частотными зависимостями характеристических сопротивлений, рассогласованием передающих линий, потерями в ПЛ, взаимной расстройкой постоянных распространения и обратной связью через УЭ. Проведем анализ влияния перечисленных факторов на характеристики каскада. В случае, если тот или иной фактор отрицательно сказывается на технических показателях УРУ, необходимо сделать количественную оценку допустимой величины параметра, характеризующего данный фактор.

Частотная зависимость характеристических сопротивлений фильтров передающих линий является одной из основных причин неравномерности АЧХ каскада в диапазоне частот. Непостоянство характеристических сопротивлений в полосе пропускания вызывает рассогласование передающих линий, которое проявляется в появлении максимумов и минимумов АЧХ относительно некоторого среднего значения (рис. 4.15, 4.17). Одновременно зависимость от частоты КСВН на входе или выходе каскада носит колебательный характер (рис. 4.14, 4.16). Число экстремумов равно удвоенному числу секций в каскаде. Поэтому в этом случае можно говорить о быстрой неравномерности АЧХ. Среднее значение, относительно которого быстро изменяется АЧХ, в свою очередь плавно изменяется в полосе пропускания. Плавная составляющая неравномерности АЧХ определяется частотной зависимостью характеристических сопротивлений фильтров и способом включения усилительных элементов в передающие линии. Если обратиться к формуле для рабочего коэффициента усиления (5.79), то в ней можно выделить коэффициент пропорциональности

характеризующий плавную составляющую неравномерности АЧХ. Представление коэффициента усиления в ненормированном виде и расшифровка p_1,4 по (5.69) приводят к соотношению

где конкретное выражение {3.10) зависит от структуры каскада и применяемых фильтров;

Как видно из (5.115), требуется значительное отклонение w_H1,2 от Z_1,4, чтобы ch(η₂/2) существенно отличался от единицы. В самом деле, если Z_1,4 и w_H1,2 - действительные величины, то при Z_1,4/w_H1,2 ≤ 2,5 ch(η_1,4/2) ≤ 1,1. Поэтому для практических расчетов можно использовать приближенную пропорциональность

Если колебательную неравномерность АЧХ необходимо стремить к возможно меньшей величине, то частотная зависимость характеристических сопротивлений, проявляемая в плавной неравномерности, во многих случаях оказывается полезной и выступает в качестве корректирующего фактора. Например, в каскаде структуры y, в котором с увеличением частоты модуль |y₂₁| усилительных элементов падает, а потери в ПЛ растут, коэффициент усиления можно выровнять в диапазоне частот в результате увеличения внутренних характеристических сопротивлений фильтров:

в данном случае характеристических сопротивлений ФНЧ типа k с П-образной стороны. Подобная ситуация обычно имеет место при использовании современных УЭ при верхней граничной частоте каскада более 300-500 МГц.

При малых потерях в каскаде УРУ, постоянном в диапазоне частот модуле коэффициента прямой передачи УЭ |p₂₁| = const (f), частотная зависимость характеристических сопротивлений может приводить к подъему АЧХ с увеличением частоты. Для устранения подъема применяются различные способы выравнивания АЧХ [28, 38], одним из которых является весьма эффективный способ, основанный на действии взаимной расстройки передающих линий каскада.