Расчет фильтра.

1. В соответствии с требованиями п.5 задания выбираем фильтр с баттервортовской характеристикой затухания.

2. Определяем нормированную частоту. В соответствии с требованиями п.1 полагаем:

f_-1=27, 5МГц; f ₁=32, 5 МГц

2 f=f₁-f_-1 =32,5 МГц-27,5 МГц=5 МГц

Из п.2 задания следует, что f_н =40 МГц. Пересчитаем заданное ослабление в неперы, считая что 1дБ=0,115неп, итак

неп; МГц

Отсюда f_-н = f_о - ( f_н - f_о) = 20 МГц. Итак находим по формуле (1.6) нормированную частоту

3. По графикам на рис.1.6 определяем класс фильтра n=3

4. В соответствии с требованиями п.6 выбираем схему прототипа рис.1.3 б.

1

5. Теперь, пользуясь формулами таблицы 1.13 и данными таблицы 1.12, переходим от элементов прототипа _n к элементам фильтра: L _n, С_n, R_n,G_n . В соответствии с п.3 фильтр нагружен на сопротивление R₂ =1000 Ом.

Выбираем катушки индуктивности с добротностью Q=100.

Из таблицы 1.12 (n=3, =0,1 ) находим параметры прототипа: ₁ = 0,105 ; ₂ =2,1 ; ₃ =0,87; r₁ =1,7 ; a _мин=0,24.

1/Ом

Вследствие того, что для изготовления фильтра используются готовые изделия, номиналы конденсаторов округлим до ближайших стандартных значений:

С₁=8,2 пФ; С₂=68 пФ; С₃=1 пФ

Рассчитанный фильтр имеет минимальные потери в пределах полосы прозрачности (пропускания), равные

а_мин=0,24 неп=8,68 0,24 2 дБ

При условии, что сопротивление на входе фильтра равно

Ом

Ввиду того, что заданное сопротивление на входе фильтра отличается от рассчитанного, потери будут больше рассчитанных. Вследствие округления номиналов элементов фильтра до стандартных значений, при нагрузке фильтра потребуется подстройка характеристики.

6. Эквивалентная электрическая схема полосового фильтра согласно расчета имеет вид:

8,2пФ

1пФ

3,34 мкГн

6,3Ом

27,67мкГн

52,2Ом

8,3кОм

588Ом

0,42мкГн

68пФ

1000Ом

Электрическую схему фильтра для изготовления представим в виде

8,2пФ

1пФ

1

3,34мкГн

27,67мкГн

2

0,42мкГн

68пФ

1

2

Пример 1.2.

Рассчитать фильтр сосредоточенной селекции (избирательности) УПЧ. Фильтр должен иметь следующие характеристики:

1. Полосу пропускания 2 f=10МГц;

2. Избирательность по соседнему каналу приема S _ск=50 дБ;

3. Соседний канал отстроен от промежуточной частоты приемника на 10 МГц.

4. Нагрузками фильтра служат выходное сопротивление усилительного каскада УПЧ равное 200 кОм и входное сопротивление следующего каскада равное 200Ом.

5. Номинал промежуточной частоты приемника f_пч=80 МГц.

6. Выходная ёмкость усилительного каскада С _вых=2 пФ, входная ёмкость следующего каскада (нагрузки) С _вх=5 пФ. Потери фильтра в полосе пропускания должны быть минимальны.

Расчет ФСС.

1. Ввиду высоких требований к избирательности фильтра, (п.2, п.3) целесообразно выбрать фильтр с чебышевской характеристикой затухания.

2. Определим нормированную частоту.

В соответствии с п.1-п.3 и п.5 задания: 2 МГц; f₀ =f_пч=80 МГц ; f_н=90 МГц ; f _–н=70 МГц. Отсюда по формуле (1.6) находим:

3. Пересчитаем заданное ослабление S_ск в неперы, считая, что 1дБ=0,115неп.; неп

4. Считая допустимую неравномерность затухания в пределах полосы пропускания не более 0,1неп(0,8дБ) по графику рис.1.5 определяем класс фильтра n=6.

5. В соответствии с п.6 задания целесообразно выбрать схему прототипа рис.1.3а

4. Согласно п.4 задания нагрузка фильтра на клеммах 2-2 R₂=200Ом. Вход фильтра (клеммы 1-1) нагружен на большее сопротивление 200кОм, поэтому можно считать r₁= , и параметры фильтра-прототипа находить из таблицы 1.10.

Выбираем катушки индуктивности с добротностью Q=100

₁=0,48; ₂=2,87; ₃=1,85; ₄=2,6; ₅=1,6; ₆=1,62

0,25неп

4. Пользуясь формулами таблицы 1.13 переходим от элементов прототипа _n к элементам фильтра

пФ; мкГн; 1/Ом;

мкГн; пФ; Ом;

пФ; мкГн; 1/Ом;

мкГн; пФ; Ом;

пФ; мкГн; 1/Ом;

мкГн; пФ; Ом

Электрическая схема фильтра без учета потерь в элементах имеет вид

L₂

C₂

L₄

C₄

L₆

C₆

200кОм

L₁

C₁

L₃

C₃

L₅

C₅

200Ом

Величина потерь в полосе пропускания фильтра: 0,25неп=2,17дБ

Ввиду того, что нормальный ряд емкостей не содержит конденсаторов менее 1пФ, при изготовлении фильтра следует реализовать емкости С₂, С₄, С₆ на конденсаторах С₂=С₄=С₆=1пФ с последующей подстройкой контуров фильтра. Необходимо учесть также, что С₁=С_вых+С₁^’, т.е. конденсатор С₁^’ = С₁ - С_вых = 38 пФ – 2 пФ = 36 пФ.