Смекни!
smekni.com

Расчет фильтра нижних частот (стр. 3 из 8)

и затухание эха

После определяем величину отклонения

характеристического сопротивления от номинального в полосе пропускания

Что удовлетворяет исходным техническим требованиям. Таким образом, на основании проведенного расчета выбран фильтр 2-го класса по сопротивлению с числом звеньев N=4. Отклонение характеристического сопротивления от номинального в полосе пропускания составляет 3,558 %, коэффициент использования полосы пропускания

=0,885, теоретическая частота среза
=113,016 кгц.

Расчетные параметры необходимые в дальнейшем,

=0,43
=0,4659
=113,016 кгц.

Так как фильтр состоит из четырех звеньев, то для каждого звена рассчитываем коэффициент

и соответственно расчетный параметр m.

где

=1,2,3,4 - № звена

N= 4 – число звена

Таким образом

Проверкой правильности расчета при четном числе звеньев служит соблюдение следующих соотношений:

,
и т.д.

т.е. в рассматриваемом примере

и т.д.

Для расчета коэффициентов m полагаем, что

=0,43, тогда

Затем определяем


Для получения наилучшего согласования фильтра с нагрузкой начинаем и оканчиваем фильтр полузвеньями, у которых значение коэффициента m ближе к

. В рассматриваемом примере этому требованию удовлетворяет коэффициент
.

Внутри фильтра звенья с различными коэффициентами

могут соединяться в произвольном порядке, но при условии соблюдения согласования.

Затем приступаем к выбору конкретной схемы фильтра нижних частот. При этом нужно стремиться к выбору звеньев с наименьшим числом катушек индуктивности, поскольку именно эти элементы наиболее усложняют производство и настройку фильтра. Так как класс фильтра определяется классом конечных полузвеньев, то для них выбираем звено типа 2А1н (звено Т-образного вида, 2-го класса по сопротивлению, с одной стороной среза фильтра нижних частот) и делим его пополам, для того, чтобы не увеличивать общее число звеньев. При этом получаются оконечные полузвенья Г-образного вида. В качестве промежуточных звеньев используем звенья типа 1В1н (звено П-образного вида, первого класса по сопротивлению, с одной частотой среза, фильтра нижних частот). Далее составляем полную принципиальную схему всего фильтра нижних частот рисунок 8.

звена 2А1н 1В1н 1В1н1В1н
звена 2А1н

Рисунок 8 – Полная принципиальная схема фильтра нижних частот

Первый этап расчета заканчиваем вычислением частот минимального затухания, лежащих в полосе задерживания.

соответственно

Формула для расчета частот минимального затухания


Аналогично формуле для расчета

с той лишь разницей, что вместо параметра
подставляется
. Коэффициент
, аналогичный коэффициенту
, рассчитывается по формуле

где

=1,2,3,4 – № звена

N= 4 – число звеньев

=0,3986 – ранее определенный параметр

Таким образом

Проверка правильности расчета коэффициентов

:

,
и т.д.

где

т.е. в рассматриваемом примере

и т.д.

Далее для каждого звена определяем параметр

и частоту минимального затухания:

Частота последнего минимума затухания должна совпадать с верхней граничной частотой полосы задерживания. Кроме того должно соблюдаться строгое чередование частот бесконечного и минимального затухания. Правильность расчета подтверждается в рассматриваемом примере равенством и таблицей 1.


Таблица 1

Частота, кгц 1 звено
2 звено
3 звено
4 звено
310,442 139,356 119,137 115,313
176,369 125,179 116,4189 115

Заметим, что наибольшему значению m соответствует наиболее удаленная от полосы пропускания частота бесконечного затухания, а наименьшему значению m соответствует ближайшая к переходной области частота бесконечного затухания. Все частоты

и
находятся в полосе задерживания. Не допускается расположение частот
и
в полосе пропускания.