ФГБОУ ВПО ПГУПС

Кафедра : «Электрическая связь»

Дисциплина:

«Теория линейных электрических цепей ж.д. АТС»

Пояснительная записка к курсовой работе:

«Расчёт элементов трактов передачи сигналов в системах автоматики, телемеханики и связи»

Выполнила: ст.гр. АТк-004 Трофимова А.В.

Проверил:

Санкт-Петербург

2012

Содержание

1. Расчет комбинированного k+m LC-фильтра

   1. Составление схемы и расчет параметров элементов фильтра

   2. Расчет частотных зависимостей ослабления и фазового сдвига звеньев фильтра

   3. Расчет частотной зависимости характеристического сопротивления фильтра

2. Расчет корректора фазочастотной характеристики тракта передачи сигналов

   1. Определение требуемой частотной характеристики фазового сдвига корректора

   2. Выбор схемы корректора и расчет параметров его элементов

   3. Расчет частотных характеристик параметров передачи корректора и суммарной результирующей характеристики тракта передачи и корректора

   4. Проверка соответствия полученных характеристик заданным допускам

1. Расчет комбинированного k+m LC-фильтра

1. Составление схемы и расчет параметров элементов фильтра

Исходные данные:

Тип фильтра – ФНЧ

Значения сопротивления нагрузок, между которыми работает – R_г=R_н= 500 Ом

Частоты среза фильтра – 2500 Гц

Отклонение характеристического сопротивления от номинального значения на частоте 0,8*f_ср, Гц составляет не более 8 %

Минимально допустимое ослабление фильтра в полосе задерживания на частоте 2*f_ср, Гц составляет 72 дБ

Критерий оптимизации: минимальное количество конденсаторов

Дополнительное условие: выходное сопротивление фильтра не более 10 Ом

Расчёт:

Предварительная структурная схема рассчитываемого фильтра выглядит следующим образом:

Полузвено фильтра типа m

Фильтр типа К

Полузвено фильтра типа m

R ген.

R нагр.

Рис.1

В данном случае для обеспечения качественного согласования фильтра с генератором и нагрузкой на входе и выходе схемы комбинированного фильтра расположены полузвенья фильтра типа m. Коэффициент m выбран равным 0,6 т.к. при этом значении обеспечивается наилучшее вышеупомянутое согласование. Число конденсаторов должно быть минимально по заданному условию.

Расчёт числа элементов в схеме:

a_min = 72 дБ

n=a_min/6 дБ = 72/6=12 элементов

Проведём проверку на условие согласования фильтра с нагрузкой.

Rг = Rн = 500 (Ом)

R_т=R*√1- ²=500*√1-0,8²=300 Ом

Rп=R/√1- ²=500/0,6=833 Ом

∆Z_т=((R-R_т)/R)*100%=((500-300)/500)*100%=0,4*100%=40%

∆Z_п=((R-R_п)/R)*100%=((500-833)/500)*100%=0,67*100%=67%

По заданному условию отклонение характеристического сопротивления от номинального значения должно составлять не более 8% в диапазоне частот 0,8fср.

Так как условие согласования полузвеньев k не выполнено. На входе и выходе фильтра ставим полузвенья фильтра типа m.

Чтобы обеспечить минимальное отклонение Zx от Rн в полосе пропускания, необходимо коэффициент m для этих полузвеньев выбрать равным 0.6.

R_Пm=(R/√1- ²)*( 1- ²*(1-m²))=(500/0,6)*(1-0,64*(1-0,36))=833*0,59=491,4 Ом

R_Тm=(R*√1- ²)/(( 1- ²*(1-m²)=(500*0,6)/(1-0,64*(1-0,36))=508,5 Ом

∆Z_Пm=((R-R_Пm)/R)*100%=((500-491,4)/500)*100%=0,016*100%=1,6%

∆Z_Тm=((R-R_Тm)/R)*100%=((500-508,5)/500)*100%=0,016*100%=1,6%

После ввода в схему полузвеньев типа m, отклонение характеристического

сопротивления от номинального значения составляет не более 8% в диапазоне частот 0,8fср.

Условие на согласование выполнено.

Схема принимает вид (рис.2)

Рис.2

После упрощения схема приобретает вид.

Рис.3

Проводим проверочный расчет минимально-допустимого ослабления фильтра в полосе задерживания.

Частота полюса затухания полузвеньев

f_∞=f_ср/√1- m²=2500/0,8=3906,25 Гц

Проверочный расчёт минимально-допустимого ослабления фильтра в полосе задерживания в диапазоне частот, заданном в исходных данных, выполняется по формулам (1.1), (1.2) и (1.3) .

– для фильтра k. (1.1)

– для фильтра m. (1.2)

В выражении (1.1) и (1.2) используются следующие обозначения:

x =  - для звеньев фильтра типа k.

для звеньев фильтра типа m. (1.3)

Необходимое условие по затуханию ak + am  amin

Если характеристика затухания фильтра удовлетворяет требованию а  аmin в полосе задерживания, то производится расчёты элементов схем звеньев (полузвеньев) типа k и m.

Диапазон частот 2 fср, amin = 72 дБ.

Для фильтра k

x = 

=f/f_ср=2f_ср/f_ср=2

a_k(3,5)=3,5*40*lg|x+√x²-1|=96,6 дБ

Для фильтра m

x=|*m/√1-²*(1-m²)|=1,5

a_m=40*lg|x+√x²+1|=20,8 дБ

Необходимое условие по затуханию ak + am  amin

ak + am=96,6+20,8=117,4 дБ

Условие выполняется, можно приступить к расчету параметров элементов фильтра.

Расчет параметров элементов фильтра

Для расчета элементов схемы фильтра(рис.2) находим элементы фильтра типа k.

C=1/П*f_ср*R=1/3,14*2500*500=0,254 мкФ

L=R/П*f_ср=500/3,14*2500=0,0064 Гн

Расчетные формулы и значения параметров элементов электрического фильтра даны в таблице 1.

Расчет параметров элементов комбинированного фильтра

Таблица 1

Конденсаторы			Катушки индуктивности
Обозначение	Формула	С, мкФ		Обозначение	Формула	L, Гн
С1		0,135		L1		0,0019
С2		0,047		L2	L	0,0064
С3	с	0.254		L3	L	0,0064
С4	с	0.254		L4	L	0,0064
С5	с	0.254		L5		0,0051
С6		0,075		L6		0,0034