Реферат Розрахунок смугового фільтра

Міністерство Освіти Російської Федерації

Уральський Державний Технічний Університет

оценка_______

Курсова робота

Розрахунок смугового фільтра

Викладач: Шилов Ю. В.

Студент: Треніхін В.А.

Група: Р-209

Єкатеринбург 2007

Зміст

1. Введення

2. Пасивні LC-фільтри

3. Пасивні LC-фільтри сходовому структури

4. Етапи проектування фільтра

5. Смуговий фільтр

6. Завдання на курсову роботу

7. Розрахунок фільтра

8. Додаток

9. Висновок

Введення

Електричні фільтри - чотириполюсники, що володіють виборчими властивостями; вони пропускають струми в певній смузі частот з найбільшим загасанням (смуга пропускання, або прозорості), а струми з частотами, що лежать поза цією смуги, - з великим загасанням (смуга загасання або затримування).

У сучасній радіотехніці під фільтрацією сигналів на тлі перешкод розуміють будь-яке виділення параметрів випадкових процесів, що відбивають корисну інформацію (повідомлення). Разом з тим зберігається і традиційне, більш вузьке уявлення про фільтрації, пов'язане з частотною селекцією сигналів.

Під електричним фільтром в традиційному сенсі розуміється ланцюг, що володіє вибірковістю реакції на зовнішній вплив. Характеристики фільтра можуть задаватися у тимчасової або частотної областях, в останньому випадку вимоги до фільтру зазвичай мають на увазі певну вибірковість у заданому діапазоні частот.

Електричні фільтри можна класифікувати за різними ознаками. За способом побудови і використовуваної елементної базі розрізняються наступні типи фільтрів: фільтри на зосереджених елементах ( LC - фільтри), кварцові та керамічні, електромеханічні фільтри, фільтри на відрізках довгих ліній (СВЧ-фільтри), активні RC - фільтри на зосереджених і розподілених елементах, комутовані і цифрові фільтри, фільтри на поверхневих акустичних хвилях. В цій роботі представлена ​​задача проектування пасивного LC-фільтра сходовій структури.

Пасивні LC -фільтри

Під пасивним фільтром далі мається на увазі реактивний чотириполюсник (чотириполюсник без втрат), навантажений з боку вихідних затискачів на опір навантаження R2, ​​а з боку вхідних - на внутрішній опір генератора R1 (рис. 1).

R1

E U 0 U 1 R2 U 2

Ріс.1.Реактівний чотириполюсник.

При розрахунку таких фільтрів для їх опису вводять два коефіцієнти - коефіцієнт передачі потужності та коефіцієнт відбиття, визначаються за формулами:

K u (jw) = U вих (jw)/U вх (jw)

K p (jw) = K u (jw) * K u (-jw) = | K u (jw) | ^ 2

Пасивні LC -фільтри сходовій структури

Існує кілька методів реалізації заданої передавальної функції пасивної ланцюгом. Найбільше поширення набули фільтри сходовій структури. Приклад такої схеми наведено на малюнку 2.

Z 1 I 1 Z 3 I 3 Z 5 I 5 Z 2n-1 I 2n-1

1 2 Січень 3 2

1 до 2 до 3 до N до

E U 2 Y 2 U 4 Y 4 U 6 Y 6 U 2n = U вих Y 2n

1 2

Рис.2. Сходова ланцюг.

Сходові схеми володіють важливою перевагою, що випливає з наступного властивості: нуль передачі на сходовому ланцюга досягається на тих частотах, на яких повний опір послідовної гілки або повна провідність паралельної гілки дорівнюють нескінченності. З цього випливає, що кожній гілкою обумовлений нуль передачі (Полюс загасання). Це робить настройку сходового фільтра щодо простий. Також завдяки цьому нулі передачі (полюса загасання) менше чутливі до зміни параметрів елементів, у порівнянні зі схемами, в яких частота полюса визначається умовою балансу мосту.

Етапи проектування фільтра

Проектування фільтру починається з завдання технічних характеристик фільтра у вигляді вимог до АЧХ в смузі пропускання і смузі придушення, ширині перехідної смуги, вимог до ФЧХ або характеристики групового часу запізнювання а також іншим параметрами, наприклад, до опору нагрузкі0 внутрішньому опору джерела, рівню сигналу і т.п.

На другому етапі вирішується задача знаходження підходящої передавальної функції, що задовольняє заданим вимогам. Ця задача зводиться до вибору апроксимуючої функції. Тобто до вибору фільтра відповідного типу.

Третій етап - схемна реалізація обраної на другому етапі передавальної функції. Вирішення цієї завдання для основних типів фільтрів (Баттерворта, Чебишева, еліптичних), реалізуються як у вигляді пасивних LC - схем, так і у вигляді активних чотириполюсників на базі операційних підсилювачів (ОУ). Тим самим в інженерних додатках другий і третій етапи зводяться до вигляду типу фільтрів (виду апроксимуючої функції) і визначенню за таблицями і графіками відповідних коефіцієнтів передавальної функції, що визначають в кінцевому підсумку параметри елементів фільтра.

Четвертий етап - аналіз фільтра, тобто дослідження його характеристик на відповідність необхідним допускам, чутливість до зміни параметрів схеми, можливостям настройки і т.п.

Спочатку такий аналіз виконується при номінальних значеннях параметрів, щоб перевірити правильність розрахунків, проведених на другому і третьому етапах. Потім враховуються похибки елементів. Необхідність цього пояснюється наступними причинами. При виготовленні спроектованого фільтра неможливо абсолютно точно підібрати його елементи. Розкид параметрів реальних резисторів. Конденсаторів і котушок індуктивності зазвичай знаходиться в межах декількох відсотків. У зв'язку з цим аналіз повинен дати відповідь про допустимому розкиді параметрів елементів фільтра при якому ще виконується технічне завдання на проектування.

Крім того, в процесі експлуатації неминуче зміна параметрів елементів фільтра за рахунок старіння. Зміни кліматичних умов і т.п. Аналіз дозволяє врахувати і цей фактор і вжити відповідних заходів для стабілізації характеристик фільтра.

При досить великому числі елементів фільтра такий аналіз виконувати вручну вельми складно, а часом і просто неможливо (наприклад, при спробах врахувати випадковий характер догляду параметрів елементів). Тому ці розрахунки і моделювання виконують на ЕОМ.

На наступній стадії проектування здійснюється порівняння технічних вимог з характеристиками, розрахованими на етапі аналізу. Якщо вимоги не виконуються, необхідно змінити параметри фільтру вибрати інший тип або знизити вимоги до характеристик і повторити розрахунки.

Після отримання задовільних характеристик переходять до етапу експериментальних робіт.

Смуговий фільтр

смуговий фільтр називають фільтр, смуга пропускання якого знаходиться на відрізку частот від f c 1 до f c 2 (Рис. 3).

K ( w )

1

Страница 1 из 2Следующая страница