Петербургский государственный университет путей сообщения Кафедра: «Электрическая связь»

Дисциплина: «Теория линейных электрических цепей железнодорожной автоматики, телемеханики и связи»

Курсовой проект

«Исследование и расчет цепочечных LC-фильтров и корректоров»

Выполнил: студент группы

АТ-108 В

Голованов А.А.

Проверил: Солуянов А.В.

Санкт-петербург

2013

ВВЕДЕНИЕ

Применение в устройствах автоматики и связи комбинированных фильтров LC, построенных по цепочечным схемам, позволяет обеспечить достаточно хорошее согласование схем фильтров с резистивными нагрузками и получить резкое разграничение между полосой задерживания и полосой пропускания фильтра.

1.1. Расчет комбинированного k+m LC- фильтра

1.1.1. Определение передаточной функции фильтра.

1.1.2. Составление схемы и расчет параметров элементов фильтра.

1.1.3. Расчет частотных зависимостей ослабления и фазового сдвига звеньев фильтра.

1.1.4. Расчет частотной зависимости характеристического сопротивления фильтра.

1.2. Расчет корректора фазочастотной характеристики тракта передачи сигналов

1.2.1. Определение требуемой частотной характеристики фазового сдвига корректора.

1.2.2. Выбор схемы корректора и расчет параметров его элементов.

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

1.2.4. Проверка соответствия полученных характеристик заданным допускам.

2. Исходные данные

2.1. К расчету фильтра

2.1.1. Тип фильтра – ФНЧ

2.1.3. Значения сопротивлений нагрузок, между которыми работает фильтр: Rг=Rн=400 Ом

2.1.4. Частота среза фильтра 2500 Гц

2.1.5. Отклонение характеристического сопротивления от номинального значения в диапазоне частот 0,8f_ср, не более – 5%

2.1.6. Минимально допустимое ослабление фильтра в полосе задерживания в диапазоне частот 2f_ср – 69 дБ

2.2. К расчету корректора

2.2.1. Вид корректируемой цепи – ФНЧ

2.2.3. Сопротивление нагрузок – Rг=Rн=400 Ом

2.2.4. Полоса частот: 100 - 0,8f_ср

2.2.5. Допустимое отклонение результирующего фазового сдвига тракта передачи и корректора – 17 град.

Для обеспечения качественного согласования фильтра с нагрузками на входе и выходе схемы комбинированного фильтра располагают полузвенья типа m. Коэффициент m для лучшего согласования фильтра с генератором и нагрузкой выбирается равным 0,6.

Пример структурной схемы комбинированного фильтра

Расчёт комбинированного фильтра

Проверочный расчет частотной зависимости затухания звеньев типа выполнен по формулам:

(для звеньев типа k и звеньев типа m в полосе частот от f_с до частоты полюса затухания f )

(для звеньев типа m в диапазоне частот от f > f )

x= - для звеньев фильтра типа k;

- для звеньев фильтра типа m;

Расчет затухания звеньев фильтра

Ω	f Гц	1,5ак(Ω) дБ	x1	am1(x1) дБ	1,5ak+am1 дБ	x2	am2(x2) дБ	1,5ak+am1+am2 дБ
1	2500	0	1	0,00	0,00	1	0	0,00
1,1	2750	11,558355	1,38955067	14,87	26,43	1,206216733	10,97299	37,41
1,2	3000	16,217316	2,571428571	27,75	43,97	1,491583577	16,58757	60,56
1,25	3125	18,0618	30	71,12	89,18	1,686984644	19,34709	108,53
1,3	3250	19,710878	2,730546164	30,05	49,76	1,944825188	22,31405	72,07
1,4	3500	22,592383	1,66540833	22,29	44,88	2,916994704	30,10414	74,99
1,5	3750	25,07852	1,3568011	19,33	44,41	32,34378486	72,42868	116,84
1,6	4000	27,281543	1,201502818	17,67	44,95	3,195630066	32,63392	77,58
1,7	4250	29,268781	1,106605743	16,59	45,86	2,368312852	27,74588	73,60
1,8	4500	31,084473	1,042323439	15,83	46,91	2,017696022	25,21551	72,13
1,9	4750	32,759593	0,995870595	15,26	48,02	1,817794107	23,60911	71,63
2	5000	34,316853	0,960768923	14,82	49,14	1,687200938	22,48452	71,63
2,1	5250	35,773509	0,93335894	14,48	50,25	1,594818831	21,6493	71,90
2,2	5500	37,143043	0,911407491	14,20	51,34	1,525936495	21,0036	72,34
2,3	5750	38,436229	0,893470614	13,97	52,40	1,472610754	20,48956	72,89
2,4	6000	39,66184	0,878571584	13,77	53,44	1,430145571	20,071	73,51
2,5	6250	40,827136	0,866025404	13,61	54,44	1,39557407	19,72404	74,16
2,6	6500	41,9382	0,855337203	13,47	55,41	1,366924143	19,43217	74,84
2,7	6750	43,000195	0,846140492	13,35	56,35	1,342831154	19,18362	75,53
2,8	7000	44,017541	0,838158076	13,24	57,26	1,322319513	18,96975	76,23
2,9	7250	44,99406	0,831176471	13,15	58,14	1,304672654	18,78405	76,93
3	7500	45,933082	0,825028647	13,07	59,00	1,28935215	18,62154	77,62

Частота полюса затухания полузвеньев:

f ₁= =3125 Гц

Коэффициент для фильтра типа m:

m=x₂= = =0,667