Фильтры.

Фильтр – устройство, которое обеспечивает прохождение сигналов определённой группы частот.

По диапазону частот выделяют фильтры:

• нижних частот (ФНЧ)

• верхних частот (ФВЧ)

• полосовой фильтр

• заградительный фильтр

Фильтры также бывают пассивными, т.е без потребления энергии, и активные, т.е с усилителем. Добротность – отношение реактивного сопротивления к активному. Добротность характеризует крутизну фронта спада коэффициента передачи. Чем больше добротность, тем больше крутизна.

Преобразователи частот.

Преобразование частот основано на использовании нелинейных элементов. Частотные системы передачи – системы с гармоническими сигналами.

П

н.э

усть U(t) = Um(t)coswt и пусть существует контур:

i(t)= а₀ + а₁U+ a₂U²

Т.о видно, что на выходе нелинейной цепи кроме тока с частотой w появился ток с удвоенной частотой 2w – его вторая гармоника.

Если на вход нелинейной цепи подать два косинусоидальных напряжения и ограничиться первыми тремя членами (а₀ , а₁ , a₂₎, то получим, что на выходе нелинейной цепи кроме токов с частотой w и Ω

появились токи с удвоенной частотой 2w и 2 Ω, а также токи суммарных и разностных частот, так называемых комбинационных продуктов преобразования w+ Ω и w- Ω.

i(t)= а₀ + а₁U+ a₂U²

U=U(t)=U₁(t)+U₂(t)

Т.о, если включить в схему модулятора и демодулятора н.э и подать на вход 2 косинусоидальных колебания w и Ω, то на выходе возникнут гармоники этих сигналов и различные комбинационные частоты. Частота w называется несущей, т.к с её помощью информационный сигнал с частотой Ω переносится в область частот w, т.е осуществляется модуляция и демодуляция частоты информационного сигнала. Комбинационные частоты второго порядка w – Ω и w + Ω содержат информацию о сигнале с частотой Ω. w – Ω – нижняя боковая частота, w + Ω – верхняя боковая частота. В реальных условиях сигналы являются многочастотными, т.е содержат составляющие с различными частотами от Ω1 до Ωn. При подаче на вход модулятора исходной полосы частот Ω1… Ωn, а также несущей частоты w на его выходе появляются верхняя w + (Ω1…Ωn) и нижняя w – (Ω1… Ωn) боковые полосы частот, а также другие паразитные продукты преобразования. Передавать в линейный тракт две боковые полосы нецелесообразно, т.к полоса частот, занимаемая ими, в 2 раза превышает полосу исходного информационного сигнала. Поэтому в системах передачи с ЧРК на выходе модулятора включаются полосовые фильтры, которые выделяют одну из боковых полос и подавляют вторую. Т.о, модулятор совместно с полосовым фильтром или демодулятор совместно с фильтром нижних частот осуществляют перенос полосы частот информационного сигнала из одного диапазона в другой без её изменения. Устройство, осуществляющее такой перенос, называется преобразователем частоты.

Используем нелинейные преобразователи:

Однотактный простой преобразователь:

w (n, m) = nm ± mΩ

n = 0,1,2,3,4,5

m = 0,1,2,3,4,5

Двухтактный преобразователь (балансный модулятор):

w (n, m) = nm ± mΩ

n = 0,1,2,3,4,5

m = 0,1,2,3,4,5

Кольцевой преобразователь:

w (n, m) = nm ± mΩ

n = 1,3,5,7

m = 1,3,5,7

Иногда возникает перекрёстная помеха, связанная с влиянием одного сигнала на другой. Источниками этой помехи являются:

1. Неидеальность характеристик полосовых фильтров. Для их нейтрализации вводят защитные интервалы между каналами.

2. Нелинейность группового тракта. Чтобы этого избежать нельзя допускать перегрузки, т.е подачи сигналов, больше чем допустимо и стараться выбирать несущие частоты отдельных каналов т.о, чтобы они не были кратны целому числу, т.е w_n+1 / w_n ≠ целому числу.

Это приводит к расширению полосы тракта передачи.