Комбинация короткозамыкающего фильтра с запирающим, показанная; на фиг. 6.14, образует более сложную цепь, в которой частота в) не только задерживается в запирающих контурах, но и замыкается накоротко-при выходе из них.

Фильтры двух последних типов и их комбинации находят себе применение, главным образом, для защиты линий, отдельных участков схемы к аппаратов от попадания в них высокой частоты определенного периода.

ПЕРСПвТЧИК

нн чдстотял

I f- ПОЛОСУ

II i oTu,ao<j2

ПЕРЕДЙТЧИК НА HffCTOTflJf

от (а) ао Uj,

1РИЕМНИПс ФИЛЬТРОМ,

пропускающим

ПОЛОСУ

§ 7. Замечание о фильтрах в собственном смысле слова И о роли ИХ в системе передачи.

Как уже было упомянуто, термин фильтр в технике проводной связи применяют по отношению к специальным электрическим цепям. Эти цепи служат для линеййого видоизменения спектра, но, кроме того, они удовлетворяют еще особым требованиям, вытекающим из их роли в системе передачи сигнала.

Особенности работы этих устройств можно пояснить следующим примером.

Положим, что два передающих устройства находятся на одном конце двухпроводной линии, а два приемных - на другом конце (фиг. 6.15).

Для того чтобы был возможен раздельный прием сигналов от передатчиков № 1 и № 2, последние используют для сигнала различные полосы 1 спектра. Так например, передатчик

№ 1 использует частоты от до а передатчик № 2 - частоты от до 0)4, причем эти полосы несколько удалены одна от другой и во всяком случае одна другую не перекрывают.

Если бы соединительной линии не было, и волны, соответствующие этим частотам, двигались бы в свободном Фиг. 6.15. пространстве (как это имеет место r

случае радиопередачи), то для выделения необходимой полосы частот на приеме можно было бы применить, например, толибо другое число настроенных контуров.

В случае линии самый процесс перехода энергии остается тем же самым в том смысле, что такие же волны, как и в случае радиопередачи, движутся вдоль проводов, которые служат для волн направляющим кана-лоц. Вследствие того, что энергия при движении от передатчика к приемнику не расходится в стороны, а движется только вдоль линии, она сохраняет значительно большую интенсивность, чем в случае радиопередачи. Волны, отразившиеся от приемника и затем повторно отразившиеся от передатчика, могут оказаться достаточно интенсивными, чтобы своими повторными приходами к приемному устройству вызвать искажение сигнала.

Поэтому к фильтру приемника предъявляется требование не только выделить нужную полосу частот, но и уничтожить отражение на входе, т. е. полностью поглотить пришедшую энергию.

Для этой цели фильтр со стороны входных зажимов должен пред-ставлять собой чисто активное сопротивление, одинаковое для всех частот принимаемой полосы и равное волновому сопротивлению линии.

Для уничтожения отражения на выходе фильтра нагрузочное сопротивление должно быть также согласовано с фильтром (например, должно быть чисто активным и равным волновому сопротивлению фильтра).

В современных устройствах проводная линия используется для одновременной двусторонней работы значительного числа телеграфных, телефонных и бильд-передатчиков и приемников, причем используется весьма широкий диапазон частот (от 10 гц до 10 гц), разделенный на отдельные полосы, называемые каналами . В этих условиях к фильтрующим цепям предъявляются весьма высокие и разнообразные требования, которые обычно

не в состоянии выполнить фильтр, составленный из цепочки однородных элементов. Поэтому передача происходит через ряд фильтров, каждыйиз которых играет свою особую роль и к каждому из которых предъявляется требование согласованности сопротивления с предыдущем и последующим звеном, необходимой для отсутствия отракений.

Основная роль таких фильтров заключается: а) в выделении нужной полосы частот, б) в подавлении мешающей полосы частот, отчасти пропущенной фильтром первого типа, в) в трансформации сопротивления, т. е. в образовании согласованного перехода от одного сопротивления к другому, г) в корректировании линейных искажений, что сводится, главным образом, к ослаблению тех частот, спектры которых по сравнению с другими частотами оказались менее ослабленными предыдущими устройствами.

В современных радиотехнических устройствах применяется многократная передача на одной и той же основной частоте, излучаемой передатчиком. Для этого на основную частоту накладываются более низкие вспомогательные частоты. Отдельные полосы этих более низких частот используются для различных одновременно действующих линий связи с использованием того же передатчика.

Далее существуют специальные виды передач, с которыми мы познакомимся впоследствии и при которых вопросы фильтрации получают большую сложность. Наконец, проводная линия входит в современную радиосвязь как необходимый элемент. Передающие и приемные станции строятся на расстоянии десятков километров одна от другой и соединяются с радиоцентром проволочной линией. Радиовещательные станции выносятся далека за город и также соединяются со студией проволочной линией.

Вследствие этих причин фильтры в указанном смысле находят широкое применение и в радиотехнике. В настоящее время теория фильтров представляет собой значительный раздел учения об электрических цепях. Мы KOCHeivfcH здесь только самых основных положений этой теории.

§ 8. Неперы и децибелы.

Вместе с многоэлементными (многозвенными) фильтрами в радиотехнику перешли из телефонной техники и некоторые термины, из которых необходимо здесь отметить термин затухание . Под затуханием в радио-

Фиг. 6.16.

технике прежде понималось только уменьшение аплитуды колебаний йо времени, характеризуемое коэфициентом затухания. В настоящее время этот термин применяют по примеру телефонистов также и для обозначения изменения амплитуды в пределах некоторого участка тракта, вдоль которого движется энергия.

Представим участок такого тракта в виде четырехполюсника АВ

(фиг. 6.16), ко входным зажимам которого приложено напряжение Ё, а к выходным зайимам присоединена некоторая нагрузка Z. Обозначим напряжение на выходных зажимах через Ё.

Тогда отношение показывает, во сколько раз уменьшилась (или

увеличилась) амплитуда напряжения на данном участке тракта при данном сопротивлении Z и при данной частоте <о.

Для характеристики четырехполюсника удобнее пользоваться не иепо-

средственно отношением -б, а логарифмом этого отношения, причем для

однообразия, разумеется, желательно пользоваться одним и тем же основанием логарифма во всех случаях. Однако в настояш,ее время по этому поводу не достигнуто соглашения и пользуются двумя системами. Немецкие и большинство европейских авторов пользуются неперовым основанием и выражают затухание в неперах .

Затухание на протяжении данного участка цепи от Л до В

затухание (Л -В) = - ( (у неперов. Совершенно также можно написать и относительно тока затухание (Д - В) == - In (j) = In (-) неперов.

В случае мощности, которая зависит от квадрата силы тока HJin от квадрата напряжения, получим

затухание (Л - В) = - In () In () неперов.

Здесь Ра-мощность в потребляющей цепи Z, а Pj - мощность, идущая в четырехполюсник от источника.

Американские авторы применяют десятичные логарифмы. Для измерения затухания служит едицица бел . Для практических целей пользуются одной десятой бела, которая называется децибел . Основная единица определяется, по мощности, а не по напряжению или току. Так ч то

затухание (Л - S) = lg() бел =101g() децибел; затухание {А - B) = 21g() бел =201g() децибел.

Для перехода от одной системы к другой можно пользоваться следующей таблицей

Таблица VI.I

Таблица для перехода от неперов к децибелам

Неперы

Децибелы

Неперы

Децибелы

Неперы

Децл-белы

Неперы

Децибелы

Неперы

Децибелы

Непери

Децибелы

0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1.0

0,869 1,737 2,606 3,474 4,343 5,212 6,080 6,949 7,817 8,686

1,2 1,3 1,4 1,5 1,6 1,7 1,8 1,9 2,0

9,555 10,423 11,282 12,160 13,029 13,898 14,766 15,635 16,503 18,372

2,1 2,2 2,3 2,4 2,5 2,6 2,7 2,8 2,9 3,0

18,241 19,109 19,978 20,846 21,715 22,584 23,452 24,321 25,183 26,058

3,1 3,2 3,3 3,4 3,5 3,6 3,7 3,8 3,9 4,0

26,927 27,795 28,664 29,532 30,401 3 ,270 32,1Я8 33,007 33,875 34,744

4,2 4,4 4,в 4,8 5,0 5,2 5,4 5,6 5,8 6.0

36,53 35,26 40,00 41.75 43,43 45,22 46,95 48,70 50,45 52,12

6,2 6 4 6,6 6,8 7,0 7,2 7,4 7,6 7,8 8,0

53,90

55,63

57,34

59,07

во.80 ,

62,65

64,.35

66,10

67,85

69,49

Очевидно, что, если Етг, то -~-=\ и затухание отсутствует.

Уменьшение амплитуды в 100 раз будет охарактеризовано затуханием, равнь/м 40 дб или 4,6 hen. Уменьшение амплитуды в 1000 раз соответствует затуханию 60 дб или 6,9 неп и т. д.