Задание 3
Проектирование ФВЧ 5го порядка с заданными требованиями.
Техническое задание
Синтезировать 2 типа фильтров верхних частот эллиптического типа пятого порядка, у которых схема является симметричной и не симметричной относительно плоскости симметрии, определить максимально достижимые уровни затухания в полосе заграждения в обоих типах ФВЧ;
построить АЧХ и КСВН, ФЧХ, ГВЗ и определить его неравномерность, Zeven и Zodd;
Исследовать зависимость потерь (дБ) на частоте среза от добротности элементов схемы;
КСВН в полосе пропускания должен быть не более 1,2;
Уровень затухания в полосе заграждения для симметричной схемы не менее -25дБ, для несимметричной схемы не менее -30 дБ;
Исходные данные и расчет
fсрез = 160 МГц
f∞ = 112 МГц
Rн = 50 Ом
Принципиальная электрическая схема с оптимизированными параметрами (симметричная):
Оптимизированные параметры элементов:
C1=29.20 пФ
C2=64.89 пФ
C3=13.95 пФ
L2=48.70 нГн
R = 50 Ом
График АЧХ и КСВН:
КСВН АЧХ
График ФЧХ:
График ГВЗ:
Неравномерность ГВЗ = 6,664 – 0,259 = 6,405 нс
Зависимость потерь на частоте среза от добротности элементов в логарифмическом масштабе:
Графики Zeven и Zodd:
Принципиальная электрическая схема с оптимизированными параметрами (несимметричная):
Оптимизированные параметры элементов:
C1=41.51 пФ
C2=36.48 пФ
C3=15.09 пФ
C4=87.33 пФ
C5=29.4 пФ
L2=59.47 нГн
L4=43.91 нГн
R = 50 Ом
График АЧХ и КСВН:
КСВН АЧХ
График ФЧХ:
График ГВЗ:
Неравномерность ГВЗ = 6,847 – 0,2408 = 6,6062 нс
Зависимость потерь на частоте среза от добротности элементов в логарифмическом масштабе:
Графики Zeven и Zodd:
Таблица 2. Результаты проектирования фильтров верхних частот
Параметры |
Требования ТЗ |
Фактические данные для симметричной схемы |
Фактические данные для несимметричной схемы |
Частота среза, МГц |
160 |
159,4 |
160 |
Граничная частота полосы заграждения, МГц |
112 |
112 |
114,6 |
Уровень затухания в полосе заграждения, дБ |
-25/-30 |
-34 |
-31 |
КСВН в полосе пропускания |
1,2 |
1,177 |
1,194 |
Неравномерность ГВЗ в полосе пропускания, нс |
|
6,405 |
6,6062 |
Выводы о выполнении требований ТЗ и полученных результатах:
По результатам синтеза двух фильтров верхних частот эллиптического типа пятого порядка, у которых схема является симметричной и не симметричной относительно плоскости симметрии, можно сделать вывод, что требования ТЗ выполняются в обоих случаях и параметры ФНЧ оптимизированы успешно.
"Симметричный" фильтр имеет один полюс затухания, "несимметричный" – два. Неравномерность ГВЗ в полосе пропускания "симметричного" фильтра немного меньше, чем "несимметричного" – оба фильтра могут незначительно искажать форму импульсных сигналов.
У обоих фильтров потери на частоте среза увеличиваются с уменьшением добротности.