Блок формирования сигналов вспомогательного гетеродина
Дипломная работа - Компьютеры, программирование
Другие дипломы по предмету Компьютеры, программирование
?я LA= ?.В идеальных фильтрах в полосе запирания мощность, поданная на вход, не проходит на выход. Она либо отражается от входа (фильтры отражающего типа), либо поглощается в элементах фильтра (фильтры поглощающего типа). Заметим, что полная величина потерь, вносимых фильтром, складывается из тепловых потерь и потерь, вызванных отражением части энергии от его входа.
Фильтры отражающего типа для уменьшения тепловых потерь делают на реактивных элементах, параметры которых подобраны так, чтобы в полосе пропускания (ПП) отражения не было, а в полосе запирания (ПЗ) мощность практически полностью отражалась от входа.
4.2 Основные сведения о синтезе эквивалентных схем фильтров
Синтез фильтров обычно включает два основных этапа: первый - зная исходные данные, синтезируют эквивалентную схему фильтра, состоящую из реактивных элементов с сосредоточенными параметрами; второй - проводят реализацию синтезированной эквивалентной схемы, заменяя сосредоточенные индуктивности и емкости отрезками линий передачи, реактивными стержнями и другими неоднородностями в линии передачи.
В технике СВЧ широко применяются так называемые лестничные отражающие фильтры. Эквивалентные схемы таких фильтров совпадают со схемой лестничных фильтров, используемых на низких частотах и выполняемых из L- и C - элементов с сосредоточенными параметрами.
Рассмотрим синтез эквивалентной схемы ФНЧ, выполненной по лестничной схеме. Такая схема, состоящая из n элементов L и С, показана на рис. 4.3
Рис. 4.2Вариант фильтра - прототипа и его дуальная схема
Чаще всего главное значение имеет АЧХ фильтра, но идеальную амплитудно-частотную характеристику для ФНЧ получить с помощью схемы, имеющей конечно число элементов, невозможно. Поэтому обычно используют более приемлемый способ задания требований к АЧХ: в ПП величина вносимого затухания не должна превышать заданную величину, а в ПЗ вносимое затухание должно быть больше заданной величины в данной полосе. Далее указанную идеализированную АЧХ аппроксимируют какой-либо функцией.
Чаще всего на практике используют максимально плоскую (Баттерворта) и чебышевскую характеристики.
Характеристика Баттерворта.
В полосе пропускания амплитудная характеристика максимально плоская и почти не зависит от частоты, то есть она максимально приближена к идеальной, но крутизна в переходной полосе слишком мала для нашего случая, т.к. фильтр узкополосный, а в данном случае слишком велика длительность переходных процессов, хотя она уменьшается с увеличением числа элементов в схеме n.
Характеристика Чебышева.
В полосе пропускания АЧХ имеет оiиллирующий характер с неизменной амплитудой оiилляций. Крутизна АЧХ в переходной полосе увеличивается также увеличением элементов в схеме. Но основное преимущество чебышевских фильтров по сравнению с максимально плоскими - меньшее число элементов в схеме при одинаковых значениях вносимых затуханий в полосах ПЗ и ПП и частот среза и запирания.
Следовательно, при моделировании фильтра будет использоваться именно чебышевская характеристика аппроксимации, а раiет полосно-пропускающего фильтра будем осуществлять, используя фильтр-прототип нижних частот, ведь при замене АЧХ фильтра-прототипа она переходит в АЧХ полосового фильтра (рис. 4.3.).
Рис. 4.3Вариант эквивалентной схемы полосно-пропускающего фильтра
.3 Теория раiета узкополосных фильтров с минимальными потерями в середине полосы пропускания и заданным затуханием в полосе запирания
В различных практических случаях требуются узкополосные фильтры с возможно меньшими потерями в середине полосы пропускания и заданным высоким затуханием на некоторой частоте полосы запирания. Обычно в диапазоне СВЧ ширина полосы сигнала мала по сравнению с несущими частотами. Примерный вид зависимости потерь от частоты полосового узкополосного фильтра можно увидеть на рис. 4.4.
Рис. 4.4Зависимость затухания от частоты
Рассматриваемые фильтры обладают достаточно узкой полосой пропускания, поэтому вне зависимости от структуры применяемых резонаторов и связей будет справедливо упрощенное частотное преобразование:
, (4.1)
где
(4.2)
, (4.3)
где f0 - центральная (средняя) частота, f2 - верхняя частота полосы пропускания, f1- нижняя частоты полосы пропускания.
S= (4.4)
Все входящие в формулы (4.1) - (4.4) изображены на рисунке см. рис. 4.4.
В формуле (4.1) величина представляет собой относительную ширину полосы пропускания, соответствующую полосе прототипа с граничной частотой ?1.Значение имеет также относительная ширина полосы S, в пределах которой затухание должно достигнуть заданного высокого уровня (LA)S (см. рис. 4.4). Затухание (LA)0 в середине полосы должно быть сведено к минимуму.
Многие раiеты, основывающиеся на прототипах нижних частот, приводят к таким конструкциям полосно-пропускающих фильтров, у которых затухание (LA)0 равно нулю, если нет потерь в резонаторах фильтра. Но когда в раiете учтены неизбежные потери в резонаторах, затухание (LA)0 всегда будет не равно нулю. При этих условиях фильтры с одинаковыми величинами S для заданного затухания могут иметь значительно отличающиеся друг от друга затухания в середине полосы (LA)0 .
После длительных исследований было найдено для общего случая произвольного числа резонаторов, что малую величину (LA)0 можно получить, если фильтр расiитать из прот