Министерство Российской Федерации по связи и информатизации
Сибирский государственный университет телекоммуникации и
информатики.
Курсовая работа
По дисциплине: ’’Теория электрических цепей ’’
На тему: ” Расчет электрических фильтров ”
Выполнил студент
группы М-13
Вариант - 045
Тимофеев Ю.Е
Проверила:
Дежина Е.В.
Новосибирск, 2012 г.
Содержание
Введение
|
1. Техническое задание |
–3 |
|
|
|
|
2. Расчет полосового LC-фильтра |
–3 |
|
2.1. Расчет амплитудного спектра радиоимпульсов |
–4 |
|
2.2. Формирование требований к полосовому фильтру |
–6 |
|
2.3. Формирование передаточной функции НЧ-прототипа |
–7 |
|
2.4. Реализация LC-прототипа |
–9 |
|
2.5. Реализация пассивного полосового фильтра |
–11 |
|
|
|
|
3. Расчет активного полосового RC-фильтра |
–11 |
|
3.1. Расчет полюсов ARC-фильтра |
–11 |
|
3.2. Формирование передаточной функции |
–12 |
|
3.3. Расчет элементов схемы фильтра |
–13 |
|
|
|
|
4. Проверка результатов расчета |
–15 |
|
|
|
|
Заключение 5. Литература |
–17 |
Введение
Во многих радиотехнических устройствах часто возникает неоюходимость выделения заданных частотных диапазонов имеющегося спектра частот. Выделение требуемой полосы частот с очень малых затуханием осуществляется устройством (четырехполюсником), называемым электрическим фильтром.
При расчете фильтра, с одной стороны, необходимо определить, с какими допустимыми искажениями передается входной сигнал, являющийся функцией частоты или времени, на выход фильтра, и, с другой стороны, из каких конкретно элементов должен состоять этот фильтр. Получение наивыгоднейших выходных характеристик с минимальными искажениями и создание принципиальной схемы фильтра с минимальным числом элементов, осущетствляющей требуемую передачу сигнала, является содержанием расчета фильтров. Этому и посвящена данная курсовая работа.
Краткие сведения об электрических фильтрах
Электрическим фильтром называется четырехполюсник, устанавливаемый между источником питания и нагрузкой и служащий для беспрепятственного (с малым затуханием) пропускания токов одних частот и задержки (или пропускания с большим затуханием) токов других частот.
Полоса частот, в которой ослабление мало, называется полосой пропускания (прозрачности) фильтра. Полоса частот, в которой ослабление велико, называется полосой непропускания (задержания) фильтра. Между полосами пропускания и непропускания находится переходная область. По взаимному расположению полос пропускания и полос задерживания различают фильтры нижних частот (ФНЧ), фильтры верхних частот (ФВЧ), полосовые (ПФ) и режекторные фильтры (РФ).
В качестве пассивных фильтров обычно применяются четырехполюсники на основе катушек индуктивности и конденсаторов. Возможно также применение пассивных RC-фильтров, используемых при больших сопротивлениях нагрузки.
LC-фильтры были
первыми фильтрами, которые использовались
в устройствах передачи сигналов.
Пассивный фильтр, реализующий
характеристики Баттерворта или Чебышева,
представляет лестничную LC-цепь, включенную
между резистивным сопротивлением
источника сигнала и нагрузкой 
.
Элементы фильтра рассчитывают таким
образом, чтобы обеспечить передачу
максимальной мощности в полосе
пропускания.
В простейшем случае нули передачи находятся в бесконечности. Таким свойством обладают передаточные функции фильтров нижних частот Баттерворта и Чебышева. Продольные ветви LC-цепи содержат индуктивности, а поперечные – емкости. Если нули передачи расположены в начале координат (фильтр верхних частот), то продольные ветви содержат емкостные элементы, а поперечные – индуктивные. Отличие фильтров Баттерворта и Чебышева в этом случае заключается только в разных значениях реактивных элементов, получаемых в процессе расчета. Количество реактивных элементов определяется порядком фильтра m. Процедура расчета фильтра сводится к выбору типа и порядка фильтра.
Пассивные фильтры устойчивы, не требуют источников питания, имеют низкую чувствительность характеристик к изменениям номиналов элементов. Их основной недостаток при работе на частотах меньше 100 МГц – большие габариты и вес, обусловленные размерами индуктивных катушек.
Методы проектирования аналоговых фильтров с типовыми амплитудно-частотными характеристиками хорошо разработаны. Имеются многочисленные справочники, в которых приведены подробные таблицы с параметрами фильтров различных порядков.
Этого недостатка лишены активные RC-фильтры. Такой фильтр содержит резисторы, конденсаторы и активные элементы (как правило, операционные усилители). Активные фильтры широко используют в геофизической, медицинской аппаратуре, устройствах связи. В простых случаях активный фильтр представляет каскадное соединение звеньев второго-первого порядков. Преимущества каскадной реализации заключаются в простоте расчета и настройки фильтра.