- •Гоу впо «Уральский государственный технический университет – упи»
- •201600 – Радиоэлектронные системы,
- •075600 – Информационная безопасность
- •Введение
- •Характеристики аналоговых фильтров
- •Классификация фильтров по виду частотных характеристик.
- •3. Этапы проектирования фильтра
- •Нормирование параметров фильтра и преобразование частоты
- •Расчет и реализация пассивных lc – фильтров
- •6. Реализация фильтров с помощью активных rc-цепей
- •7. Порядок расчета активных rc-фильтров
- •Содержание и оформление пояснительной записки
- •Что нужно знать при защите курсовой работы
- •10. Задания на курсовую работу
- •Тема 1. Расчет и анализ фильтров лестничной структуры.
- •Тема 2. Расчет и анализ активных rc –фильтров
- •Алгоритм расчета комплексной частотной характеристики лестничной цепи
Что нужно знать при защите курсовой работы
При защите курсовой работы студент должен знать и уметь интерпретировать применительно к своему варианту следующие вопросы из программы курса.
1. Синтез четырехполюсника по заданному квадрату модуля
передаточной функции.
Свойства передаточных функций четырехполюсников. Понятие коэффициента отражения. Связь входного сопротивления четырехполюсника с коэффициентом отражения и передаточной функцией. Расположение нулей и полюсов квадрата модуля передаточной функции. Каноническое представление передаточной функции фильтра.
Классификация фильтров.
По расположению полос подавления и пропускания.
По виду частотных характеристик (способу аппроксимации).
Выражение квадрата модуля передаточной функции для фильтров Баттерворта, Чебышева и эллиптических.
3. Свойства фильтров Баттерворта.
Неравномерность в полосе прозрачности. Зависимость затухания от порядка фильтра. Расположение нулей а полюсов на комплексной плоскости. Вид АЧХ и ФЧХ.
4. Свойства фильтров Чебышева
Неравномерность в полосе прозрачности. Зависимость затухания от порядка фильтра, расположение нулей и полюсов на комплексной плоскости. Вид АЧХ и ФЧХ, связь с порядком фильтра.
5. Свойства эллиптических фильтров
Неравномерность в полосе пропускания и полосе подавления. Вид АЧХ и ФЧХ, связь с порядком фильтра.
6. Расчет пассивных фильтров
Нормирование параметров элементов фильтра. Преобразование частоты. Переход от ФНЧ к ФВЧ. Выражение для передаточной функции ФВЧ. Преобразование элементов схемы. Переход от ФНЧ к ПФ. Преобразование АЧХ. Выражение для частот среза и центральной частоты. Преобразование элементов схемы.
7. Расчет активных RC – фильтров.
Принципы построения активных RC-цепей. Представление передаточной функции фильтра через передаточные функции звеньев второго и первого порядков. Передаточная функция активного RC -Фильтра второго порядка и способы ее реализации.
8. Расчет комплексной частотной характеристики цепи с лестничной структурой. Схема вычислений.
9. Расчет комплексной частотной характеристики цепи с использованием матриц узловых проводимостей.
10. Задания на курсовую работу
Тема 1. Расчет и анализ фильтров лестничной структуры.
Содержание задания.
Спроектировать фильтр в виде реактивного четырехполюсника лестничной структуры с нагрузкой на входе и на выходе (рис 2), удовлетворяющий ниже перечисленным требованиям.
Привести полную схему фильтра и рассчитать АЧХ и ФЧХ фильтра в диапазоне для фильтров нижних и верхних частот (0-3)fc, для ПФ и РФ – (0.3-3)fc.
Выполнить анализ спроектированного фильтра с учетом указанных ниже условий. Расчет и анализ характеристик производится с использованием пакета программ «ЛЕСТНИЦА» (LEST).
Характеристики фильтров описываются следующими параметрами:
fc - частота среза фильтра, кГц
f - полоса пропускания, кГц
fCB - частота среза верхняя, кГц
fCH - частота среза нижняя, кГц
f0 - средняя частота фильтра, кГц
fs - частота гарантированного затухания, кГц; граница полосы подавления.
fCB, fSH - верхняя и нижняя границы полосы подавления кГц
A - гарантированное затухание в полосе подавления , дБ;
A - неравномерность частотной характеристики в полосе пропускания, дБ;
– коэффициент отражения, %,
R=R1=R2 - сопротивления нагрузки, Ом .
Вариант 1.
Тип фильтра - ФВЧ Чебышева.
Исследовать влияние потерь в катушках индуктивности на характеристики фильтра, если их добротность на частоте среза равна Q0, а при изготовлении допустимый разброс составляет Q%.
Значения параметров фильтра заданы в табл. 1.
Таблица 1
Параметр |
Номер подварианта |
||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
|
fc |
30 |
300 |
1200 |
480 |
360 |
fS |
20 |
200 |
1000 |
400 |
300 |
A |
40 |
15 |
30 |
22 |
20 |
|
1 |
5 |
10 |
8 |
6 |
R |
1000 |
1000 |
100 |
100 |
150 |
Q0 |
100 |
200 |
50 |
80 |
100 |
Q |
10 |
50 |
25 |
25 |
15 |
Вариант 2.
Тип фильтра - ФВЧ Кауэра (эллиптический).
Исследовать влияние на АЧХ и ФЧХ разброса параметров индуктивностей и емкостей в пределах L% и C% относительно номинального значения.
Значения параметров фильтра заданы в табл. 2.
Таблица 2
Параметр |
Номер подварианта |
||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
|
fc |
375 |
500 |
12 |
1000 |
300 |
fS |
325 |
410 |
8,4 |
780 |
245 |
A |
25 |
22 |
50 |
30 |
15 |
|
7 |
8 |
3 |
10 |
6 |
R |
150 |
300 |
1500 |
80 |
1000 |
L |
0,5 |
2 |
1 |
5 |
2 |
C |
0,5 |
2 |
0,5 |
5 |
0,1 |
Вариант 3.
Тип фильтра – полосовой с максимальной крутизной скатов АЧХ.
Исследовать влияние на АЧХ и ФЧХ изменения сопротивлений нагрузки в пределах R1, R2 (%).
Значения параметров фильтра заданы в табл. 3.
Таблица 3
Параметр |
Номер подварианта |
||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
|
f |
5 |
10 |
10 |
500 |
25 |
f0 |
300 |
2000 |
900 |
1000 |
2500 |
A |
60 |
45 |
50 |
45 |
50 |
A |
0,02 |
0,1 |
0,15 |
0,15 |
0,08 |
R |
1000 |
200 |
2000 |
75 |
120 |
R1 |
50 |
50 |
100 |
50 |
100 |
R2 |
100 |
50 |
50 |
20 |
50 |
fSH |
295 |
1990 |
892 |
600 |
2480 |
Вариант 4.
Тип фильтра - полосовой с минимальным числом элементов.
Проанализировать влияние на характеристики затухания потерь в катушках индуктивности, если их добротность на центральной частоте равна Q0 , а в процессе изготовления возможен разброс параметров на величину Q%.
Значения параметров фильтра заданы в табл. 4.
Таблица 4
Параметр |
Номер подварианта |
||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
|
f0 |
30000 |
465 |
1000 |
10000 |
410 |
fCB |
33500 |
500 |
1200 |
11000 |
420 |
fCH |
26866 |
432 |
833 |
9090 |
400 |
fSB |
35000 |
510 |
1350 |
11800 |
423 |
A |
60 |
60 |
65 |
50 |
50 |
A |
0,05 |
0,03 |
0,1 |
0,03 |
0,03 |
R |
150 |
150 |
100 |
75 |
200 |
Q0 |
20 |
100 |
200 |
150 |
70 |
Q |
2 |
10 |
5 |
5 |
10 |
Вариант 5.
Тип фильтра - полосовой с максимально полоской АЧХ в полосе пропускания.
Определить допустимый разброс параметров индуктивностей и емкостей из условий допустимых изменений: затухание в полосе пропускания A1, в дБ, полосе подавления A2 дБ, полосы пропускания в f, %.
Значения параметров фильтра заданы в табл. 5.
Таблица 5
Параметр |
Номер подварианта |
||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
|
fCH |
2985 |
480 |
459 |
6000 |
980 |
fCB |
3015 |
520 |
471 |
7000 |
1020 |
fSH |
2970 |
460 |
441 |
5000 |
950 |
fSB |
3030 |
540 |
479 |
8000 |
1050 |
A |
30 |
40 |
30 |
20 |
30 |
A1 |
0,3 |
0,5 |
0,5 |
1 |
1 |
A2 |
1 |
2 |
3 |
0,5 |
1 |
f |
10 |
20 |
25 |
30 |
50 |
R |
100 |
200 |
500 |
1000 |
75 |