ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Элементы теории четырехполюсников Понятие о характеристических параметрах из "Расчет электрических фильтров" В аппаратуре автоматики и связи для выделения полезного сигнала из сложного комплекса электрических колебаний используются устройства, называемые электрическими фильтрами. [c.4] Область (области) частот, в которой сигнал проходит через фильтр с небольшим затуханием, называют полосой (полосами) пропускания фильтра область (области), в которой сигнал проходит через фильтр с достаточно большим затуханием, называют полосой (полосами) задерживания фильтра. [c.4] По характеру расположения полос пропускания и задерживания иа оси частот различают фильтры нижних частот (ФНЧ), фильтры верхних частот (ФВЧ), полосовые фильтры (ПФ), заграждающие фильтры (ЗФ). [c.4] На рис. 1 приведены типовые соотношения характеристик фильтров указанных наименований. [c.4] В фильтре нижних частот полоса пропускания располагается от О до частоты /еГ, полоса задерживания начинается от частоты /е и продолжается до бесконечно больших частот. Между праничными частотами fei и U располагается область частот, называемая часто переходной, где никаких особых требований к характеристике фильтра не предъявляется. [c.4] Для фильтра верхних частот граничные частоты полос пропускания и задерживания обозначаются /а и /а соответственно. [c.4] В полосовом и заграждающем фильтрах имеются по две граничные частоты /ai и /ei — граничные частоты полосы пропускания и /а и и — граничные частоты полосы задерживания. [c.4] С развитием техники связи возрастала роль электрических фильтров, повышались требования к их частотным характеристикам и совершенствовались методы расчета. [c.5] Важным этапом в развитии теории элекБрических фильтров явились работы немецкого исследователя Вильгельма Кауэра. Заслуга В. Кауэра в том, что он впервые применил в задачах синтеза фильтров теорию наилучшего приближения функций, разработанную великим русским ученым П. Л. Чебышевым. Применение методов теории наилучшего приближения функций позволяет проектировать фильтры, имеющие оптимальные параметры, т. е. параметры, которые при данном числе фильтрующих элементов обеспечивают наилучшие частотные характеристики. [c.5] В настоящее время в нашей стране и за рубежом ведутся работы по дальнейшему развитию теории и методов расчета электрических фильтров. Внимание исследователей привлекают как специальные фильтры (например, электромеханические, кварцевые, пассивные и активные -фильтpы), так и фильтры, составленные из катушек индуктивности и конденсаторов. [c.6] Современная теория фильтров предоставляет довольно широкий выбор методологически различных способов реализации заданной частотной характеристики. Так, иапример, в зависимости от того, какие характеристики фильтра при проектировании принимаются за исходные, различают расчеты по рабочим и характеристическим параметрам. Каждый из указанных методов позволяет отдельные этапы расчета производить различными способами графически (с помощью шаблонов, графиков, номограмм), аналитически (по формулам), либо пользуясь табличными данными. Невозможно дать сколько-нибудь исчерпьгвающие рекомендации, каким именно методом проектирования фильтров следует пользоваться в том или ином случае выбор метода должен определяться, с одной стороны, опытом и навыками разработчика, а с другой — конкретной задачей, которую разработчику предстоит решать. Однако могут иметь место некоторые соображения общего порядка. [c.6] Известно, что расчет фильтров по рабочим параметрам [Л. 2] позволяет получать электрические схемы, содержащие количество элементов (катушек индуктивности и конденсаторов), минимально необходимое для реализации заданной частотной характеристики. При расчете фильтров по характеристическим параметрам [Л. 1 и 2] количество элементов в схеме в общем случае будет несколько больше минимально необходимого. Однако имеющаяся здесь некоторая избыточность элементов приводит к тому, что чувствительность частотных характеристик фильтра к отклонениям значений элементов от расчетных будет меньше, чем для случая схем, рассчитанных по рабочим параметрам. Поэтому схемы, полученные в результате расчета по характеристическим параметрам, позволяют использовать менее точные (имеющие больший допуск) и, следовательно, более дешевые элементы. [c.6] Расчет фильтров по рабочим параметрам требует от разработчика специальной подготовки и связан с весьма трудоемкими вычислениями. В последние годы за рубежом и в нашей стране изданы справочные таблицы [Л. 3], включающие значения элементов схем, рассчитанных по рабочим параметрам, для некоторых классов фильтров. Однако практическая ценность указанных таблиц снижается тем, что 1В них никак не учитывается наличие потерь в реальных элементах фильтра, которые соответственно влияют на частотные характеристики его, особенно в полосе пропускания. [c.7] По изложенным причинам расчет фильтров по рабочим параметрам обычно применяют, когда необходимо достичь минимального числа элементов (минимальныч габаритов) либо для решения специальных задач. В тех случаях, когда к фильтру предъявляются типовые требования, следует рекомендовать расчет по характеристическим параметрам, который достаточно прост и не требует специальной подготовки. [c.7] В настоящей работе излагается метод расчета оптимальных характеристических параметров фильтров. В основу излагаемого метода положена работа С. С. Когана [Л. 1]. [c.7] При (расчете электрических фильтров приходится иметь дело с достаточно трудоемкими вычислениями, поэтому в настоящую книгу включены таблицы и графики, которые в значительной мере упрощают эту работу. Так, например, с помощью кривых, представленных на рис. 16—19, может быть легко учтено влияние потерь в элементах на величину собственного затухания фильтра в полосе пропускания. Точность оценки при этом, как показывает опыт, оказывается вполне удовлетворительной. В табл. 2-9 приведены оптимальные значения параметра т и нормированных частот бесконечного затухания, вычисленные с помощью электронно-вычислительной машины. [c.7] В работу включены некоторые сведения из теории четырехполюсников, знание которых необходимо при проектировании фильтров. [c.7] Приводятся примеры расчета фильтров. [c.7] Под четырехполюсником понимают электрическую схему, имеющую две пары зажимов входную, к которой подключается источник энергии, и выходную к которой подключается приемник (нагрузка). [c.8] Четырехполюсники, не содержащие источников энергии, называют пассивными. [c.8] Вернуться к основной статье