15. Фильтры в аппаратуре мсп. Типовые схемы и параметры фвч, пф, зф на основе - звеньев.

Фильтры верхних частот (ФВЧ) образуются из фильтров нижних частот (ФНЧ) путем реактансного преобразования частоты вида: . При этом индуктивность xL0 переводится в емкость C0/x, а емкость yC0 – в индуктивность L0/y. В общем исходный ФНЧ преобразуется в ФВЧ и имеет следующий вид (рис. 1 – ФВЧ, рис. 2 – характеристика затухания):

При этом частота - граничная частота полосы пропускания ФНЧ, равна частоте (соответствует частоте для ФНЧ – прототипа).

Полосовой фильтр (ПФ) с симметричными характеристиками затухания тоже образуется из ФНЧ- прототипа путем реактансного преобразования частоты: , где и - граничные частоты полосы пропускания ПФ, имеющего резонансную частоту .

При этом каждая индуктивность xL0 ФНЧ переводится в последовательный колебательный Lx-Cx контур, а каждая емкость yC0 – в параллельный Ly-Cy колебательный контур. Схема ПФ фильтра по «П» и «Т» схемам представлена на рис.:

На рис.2 пунктирная зависимость соответствует характеристическому сопротивлению П – звена, а сплошная – Т –звену, причем в полосе пропускания эти сопротивления вещественны, а в полосе задерживания – чисто мнимые.

Частотная характеристика затухания:

При последовательном соединении «Т» и «П» звеньев ПФ, которые могут отличаться коэффициентом « », они должны иметь одинаковые значения , при этом для согласования между ними, нужно включать звено «k» типа.

Реактансное преобразование частоты применяется также для перевода ФНЧ-прототипа в заграждающий (режекторный) фильтр. При этом каждая индуктивность xL0 прототипа переводится в параллельный Lx-Cx контур, а каждая емкость yC0 – в последовательный Ly-Cy контур. Схема ЗФ полученного из прототипа ФНЧ показана на рисунке. Максимум затухания такого фильтра имеет место на частоте

При включении ФВЧ, ПФ, ЗФ между источником сигнала и нагрузкой, для лучшего согласования фильтра в полосе пропускания нужно вводить в состав ФНЧ-прототипа полузвенья « » типа. Такие схемы фильтров позволяют построить простые, но не оптимальные по своим показателям фильтры.

16.Параллельная работа фильтров (рис.8.40 – 8.41, 8.49).

П араллельная работа фильтров(рис.1) встречается при группообразовании АСП-ЧРК, разделении групповых сигналов на канальные. Параллельно включенные фильтры влияют на работу друг друга. Это приводит к искажениям частотных характеристик фильтров и увеличению их затухания. Если сопротивление фильтра в полосе пропускания сравнимо с сопротивлением нагрузки, то совместная работа фильтров невозможна. Шунтирование будет минимальным, если фильтры имеют Т-образное окончание.

На рис.2 показаны изменения сопротивления в точке соединения фильтров. Штрих-пунктиром – для ФВЧ, сплошной линией – для ФВЧ. Для ослабления взаимного влияния рабочие полосы пропускания фильтров уменьшают до значений граничных частот: . Но если допустимая полоса расфильтровки невелика, то при Т-образных окончаниях возникает шунтирующее влияние одного фильтра на другой. Для устранения этого влияния применяется метод Х-окончаний. Последовательно с последним элементом каждого фильтра вводят элементы .

Н аиболее простым способом решения проблемы параллельного включения фильтров является объединение фильтров с помощью канальных усилителей, которые работают на общую нагрузку(рис.3). Это почти идеальная мера, т.к. усилитель – однонаправленное устройство. Его недостаток в высокой стоимости и энергопотреблении. Более эффективным является использование одного операционного усилителя, охваченного отрицательной обратной связью(рис.4).