ВУ”КОЛЕЖ ПО ТЕЛЕКОМУНИКАЦИИ И ПОЩИ” Реактивни филтри Изготвил: Милен Симеонов Ф.н.120381 Съдържание • • • • • • Общи сведения за електрическите филтри Верижни реактивни филтри Филтри от типа К Производни филтри тип – m Характерни.

Download Report

Transcript ВУ”КОЛЕЖ ПО ТЕЛЕКОМУНИКАЦИИ И ПОЩИ” Реактивни филтри Изготвил: Милен Симеонов Ф.н.120381 Съдържание • • • • • • Общи сведения за електрическите филтри Верижни реактивни филтри Филтри от типа К Производни филтри тип – m Характерни.

ВУ”КОЛЕЖ ПО ТЕЛЕКОМУНИКАЦИИ И ПОЩИ”
Реактивни филтри
Изготвил:
Милен Симеонов
Ф.н.120381
Съдържание
•
•
•
•
•
•
Общи сведения за електрическите филтри
Верижни реактивни филтри
Филтри от типа К
Производни филтри тип – m
Характерни особености, предимства и недостатъци на m –
производните филтри
Приложение на реактивните филтри
Общи сведения за електрическите
филтри
Електрическият филтър е четириполюсник, който пропуска трептения с
определени честоти без забележително затихване и спира трептенията с
останалите честоти.Съобразно с пропусканата лента филтрите се
подразделят на нискочестотни, високочестотни, лентови и режекторни.
Нискочестотният фйлтър има лента на пропускане от 0 до ωc
Високочестотния филтър има лента на пропускане от ωc до безкрайност
Лентовият филтър, както се подразбира от наименованието му, пропуска
трептения с честоти от ωc1 до ωc2
Режекторният (спиращият) филтър спира трептенията с честоти
от ωc1 до ωc1, а останалите пропуска с минимално затихване.
Верижни реактивни филтри
Верижните филтри се изграждат чрез свързване на 2 Г звена.
Верижните филтри Т-звено се изграждат чрез свързване на 2 Г звена.
Т-звено
Т звеното се образува от две Г звена.Надлъжните съпротивления ca Z1, а
напречното е образувано от паралелно свързване на две напречни
съпротивления Z2.
Характеристичното съпротивление, както е известно от теоретичната
електротехника, е
Известно е още, че когато филтърът е натоварен с характеристичното
съпротивление
Константата на предаването е комплексна величина
Нейните съставки се наричат съответно: a - константа на затихването;
b - фазова константа.
Константата на предаването може да се определи чрез елементите на Т
звеното в съответствие със зависимостта
Верижните филтри П-звено се изграждат чрез свързване на 2 Г звена.
П-звено
П звеното също се изгражда от две Г звена но се получава 2Z1, а
характеристичното съпротивление е
Константата на предаването е същата, както при Т звеното
За лентата на пропускане на двете звена a=0, b≠0. По тази причина g=jb
или
Тъй като cos b
1, съпротивленията Z1 и Z2 трябва да са от различен
вид (капацитивно и индуктивно).
За лентата на непропускане (спиране) могат да се направят някои
изводи. Вече е ясно, че chg е реална величина. Тогава изразът
Филтри от типа К
За филтрите от типа К важи следното условие
. Числото К е реално и не
зависи от честотата. В този смисъл съпротивленията Z1 и Z2 са обратни.
- Нискочестотен филтър
- Високочестотен филтър
- Лентов филтър
- Режекторен филтър
- Предимства и недостатъци на К – филтрите
Нискочестотен филтър
За тези звена
Граничните честоти се определят
от условията
Нискочестотен филтър
За лентата на пропускане а = 0 и в съответствие с
;
се получава
За лентата на непропускане в съответствие с
се получава
Нискочестотен филтър
Графиките на зависимостите на a и b от честотата са
Нискочестотен филтър Т - звено
Нискочестотен филтър П - звено
Високочестотен филтър
За това звено важат условията
Граничните честоти се определят
от условията
За лентата на пропускане важи
Високочестотен филтър
За лентата на непропускане
Графиките на зависимостите на a и b от честотата са
Високочестотен филтър Т - звено
Високочестотен филтър П - звено
Лентов филтър
Съпротивленията са Z1 и Z2
Граничните честоти са
За лентата на пропускане важи зависимостта
Зависимостта на константата на затихването от честотата е
Фазовата константа е
.
Лентов филтър-последователно свързани НЧФ и ВЧФ
Лентоф филтър – мост на Робинзон – Вин
Режекторен филтър-паралелно свързани НЧФ и ВЧФ
Аналогични са разглежданията и изводите за
режекторните филтри. Схемата на Г
звеното се състои от последователен
трептящ кръг, свързан паралелно на входа, а
след него в хоризонталния клон е включен
паралелен трептящ кръг. Първият има
шунтиращо, а вторият - спиращо влияние за
лентата около ω0.
Зависимостта на константата на затихването и на фазовата константа от
честотата е
Режекторен филтър-паралелно свързани НЧФ и ВЧФ
C
L
C
L
Режекторен филтър – мост на Робинзон – Вин
Предимства и недостатъци на
К-филтрите
Предимства на филтри тип К :
• Затихването им в лентата на непропускане непрекъснато нараства при
отдалечаване от граничните честоти, което е валидно при липса на паразитни
реактивни връзки между елементите на филтъра;
• За реализирането им са необходими сравнително малък брой елементи.
Недостатъци на филтри тип К :
• При тези филтри не се получава рязка граница между лентата на пропускане
и лентата на непропускане, което затруднява отделянето на полезните сигнали
от смущаващите. Това се избягва чрез използване на многозвенен филтър.
Показан е тризвенен филтър тип К, съставен от еднотипни нискочестотни Тобразни звена.
Стръмността на характеристиката
a(ω) нараства при увеличение на броя
на използуваните звена. Това се
вижда от следната графика:
Недостатъци на многозвенните филтри са:
- усложняване на схемата на филтъра вследствие на увеличения брой на
използуваните елементи;
- наличието на определено затихване на реалния филтър в лентата на
пропускане.
• Значителната неравномерност на характеристичното съпротивление
на К филтрите в лентата на пропускане.
• Нелинейността на фазовата им характеристика b (ω) в лентата на
препускане
Недостатъците на К - филтрите са избягнати при т. нар. m-производни
филтри
Нискочестотен К филтър и производени филтри с честоти ωгр и ω∞
Честотната характеристика a(ω) на разглежданите производни филтри и
на техния прототип - нискочестотния K - филтър
Производни филтри.
Стойностите на елементите и свойствата на филтрите от разглеждания
тип, зависят от специално въведен бездименсионен параметър т, за това
разглежданите производни филтри се наричат филтри тип т.
Съпротивлението Z1m се отличава от Z1
с един множител т, който е
положително число
Характеристичните съпротивления
ZTm и ZT трябва да са еднакви
Създаването на т производните филтри се основава на К филтрите.
m трябва да попада в интервала от 0 до 1
При m = 1 производният филтър се превръща в тип К.
Г звено на К филтър
Г звено на m производен филтър
Граничните честоти на двата вида филтри са:
При определена честота образуваният от Z2m последователен трептящ кръг
е в резонанс, което означава, че Z2m → 0, а затихването а →∞ .
Графики, които показват зависимостта на a, ZT/R0 и R0/ZП от f/f0 .
За параметър е използувано числото m.
Недостатъците на К филтрите се преодоляват в определена степен чрез
свързване на входа и изхода на Г звена от m филтри
Първият случай е на верижно свързани Т звена на К филтри, а вторият — на
П звена.
Характерни особености,
предимства и недостатъци на
m - производните филтри.
Характерно особености на m – производните филтри:
• Последователно-производните и паралелно-производните филтри тип
т имат еднакви характеристики a(ω) и К(ω);
• Честотните характеристики ZTm (ω) на последователно-производния
филтър и характеристиката ZПm(ω) на паралелно-производния филтър тип
т са еднакви със зависимостите съответно ZT (ω) и ZП(ω) на изходните К –
филтри;
• При подходяща стойност на параметъра т характеристиките ZПm(ω) на
последователно-производните филтри и ZTm(ω) на паралелнопроизводните филтри зависят в лентата на пропускане значително помалко от честотата, отколкото характеристиките ZП(ω) и ZT(ω) на изходните К филтри.
• При паралелно включване на филтрите предимство има П-образната
схема на последователно-производните звена в сравнение с Т-образната
схема на паралелно-производните звена;
• П-образната схема на последователно-производния филтър и Тобразната схема на паралелно-производния филтър тип т могат да се
съгласуват със съответните К - филтри, ако се използуват Г - образните
полузвена на производните филтри.
Последователно-производните филтри тип т- Г- образни
Нискочестотен филтър
Високочестотен филтър
Лентов фитър
Заграждащ филтър
Последователно-производните филтри тип т- Т- образни
Нискочестотен фитър
Високочестотен филтър
Лентов филтър
Заграждащ филтър
Предимствата на филтрите тип m в сравнение с К – филтрите са следните:
• Чрез тях може да се получат честотни характеристики a(ω) и К(ω) с голяма
стръмност, която нараства с намаляване стойността на параметъра m.
• Характеристичното съпротивление на П - образната схема на
последователното - производния филтър и характеристичното съпротивление
на Т - образната схема на паралелно – производния филтър тип m се изменят
малко в лентата на пропускане, което обезпечава добро съгласуване на филтъра
с товара.
Недостатъци на филтрите тип m в сравнение с К – филтрите са следните:
• Имат сложна схема и трудна настройка.
• Фазово честотната им характеристика b(ω) е нелинейна, като кривината на тази
характеристика расте с намаляване на т.
• Честотите на безкрайното затихване ω∞1 и ω∞2 на лентовия и на заграждащия
производен филтър са зависими една от друга.
• Намалението на затихването му а в честотната област от лентата на
непропускане, в която двете рамена на филтъра имат еднакъв характер.
За избягване на този недостатък се препоръчва конструирането на
т.нар.комбинирани филтри , които се състоят от няколко верижно свързани т
- производни звена с различни стойности на параметъра т и едно или повече К
- звена.
Честотните характеристики на нискочестотно т -производно звено
Честотните характеристики
Крива 1 - комбиниран филтър
Крива 2 - тризвенен нискочестотен филтър
Приложение на реактивни
филтри.
Реактивните филтри за ниски честоти имат недостатъци, които ги правят
неприложими или най – малко нежелани в съвременните комуникационни
системи при ниски и средни честоти. Те са обемисти, тежки, технологично
несъвместими с микроминиатюризацията на останалите елементи. Не
издържат на ускорения, удари и вибрации. Влияят се от електромагнитни и
електростатични полета. В същото време са незаменими при СВЧ системи.
Топологии на микролентовата линия(ММЛ) на най-често срещани СВЧ
Кондензатори
Бобини
Еквивалентни схеми
Тези елементи се изготвят от къси отрязъци от МЛЛ (l <L /8) с различни
характеристични съпротивления.
СВЧ филтри, включващи елементи с разпределени параметри, еквивалентни
електрически схеми и честотни характеристики на работното затихване L.
Нискочестотен филтър
Високочестотен филтър
Лентов филтър
Заграждащ филтър
Най-често срещаните в СВЧ интегралните схеми топологии на МЛЛ
Кондензатори
Бобини
Трептящи кръгове
Благодаря за вниманието