3. Принципиальная схема электрического фильтра и расчет параметров элементов фильтра.

Схема после включения дополнительного фильтра типа m изображена на рисунке 2.

Рисунок 2

Схема после упрощения изображена на рисунке 3.

Рисунок 3

Расчет элементов фильтра:

По данным таблиц строятся необходимые графики.

4. Усовершенствование схемы для дополнительного условия.

В качестве дополнительного условия выступает усиление выходного сигнала на 10дБ.

Для усиления сигнала воспользуемся операционным усилителем представленным на рисунке 4.

Рисунок 4

Усиливаемый сигнал будет определяться уравнением:

a=20*lg (K_oc), a=10дБ;

Koc=U₁/U₂=- R₂/R_1;

10=20*lg(U₁/U₂₎;

lg(U₁/U₂₎=0,5;

R₂=-3.2*R₁;

Методом подбора находим необходимые резисторы.

В данном случае резистор R1 был выбран номиналом 10 Ом, а в качестве резистора R2 был выбран составной резистор номиналом 10 Ом и 22 Ом.

2. Расчет корректора амплитудно-частотной характеристики тракта передачи сигналов

При передаче сигналов по цепям автоматики и связи с неравномерными амплитудно-частотными характеристиками возникают искажения сигналов. Корректоры АЧХ применяются для выравнивания частотных характеристик затухания трактов передачи сигналов и соответственно снижения искажений до заданных норм.

Ослабление тракта передачи найдем по формуле:

, где l=19км – длина корректируемой цепи.

Известно, что а_Σ = а_к.тр. + а_л = const

Суммарная характеристика тракта передачи

а_Σ = (1,0÷1,4) а_{л max}

а_Σ = 1,4*15,105= 21,147

требуемая характеристика

f₁ = 1000 Гц, а₁ = 9,025dB=1,039Нп

k₁=0,001416032

f₂ = 2000 Гц, а₂ = 12,16dB=1,4 Нп

k₂=0,000601545

Из системы уравнений , найдем , L₁

= 1809940884

L₁ = 6,72 мГн

Расчётные значения необходимых величин представлены в таблице 4.

f	α	атр(f)	aΣ(f)	aк.тр.	aк	aк+атр
50	0,116	2,204	21,147	18,943	18,397	21,147
100	0,165	3,135	21,147	18,012	18,066	21,747
300	0,25	4,75	21,147	16,397	16,251	21,547
500	0,345	6,555	21,147	14,592	14,046	21,147
800	0,44	8,36	21,147	12,787	11,9156	20,8216
1000	0,475	9,025	21,147	12,122	11,2396	20,8106
2000	0,64	12,16	21,147	8,987	8,085	20,791
2500	0,67	12,73	21,147	8,417	7,541	20,817
5000	0,795	15,105	21,147	6,042	5,696	21,347

Таблица 4

Полученные значения отклонений результирующего ослабления тракта передачи и корректора не превышают допустимого отклонения (1дБ)

Выводы

В данном курсовом проекте мы рассчитывали LC комбинированный фильтр высоких частот. Фильтр высоких частот не пропускает постоянный ток и все частоты, меньшие частоты среза. По исходным данным мы рассчитали параметры элементов фильтра, затухание, фазовый сдвиг, характеристическое сопротивление. Построили графики зависимостей a, b, z = ψ(f). Проанализировав полученные численные значения и графики, можно сделать вывод, что данный фильтр удовлетворяет исходным данным.

Для проверки корректора (АЧХ) были рассчитаны затухания корректора и суммарное затухание, построены графики зависимостей a_к, a_Σ , a_к.тр = φ(f). Из графиков видно, что разброс рассчитанных параметров находится в допустимых пределах, следовательно данная схема корректора и его параметры удовлетворяют заданным нормам. При расчете основных параметров схемы использовалось значение m = 0.6, т.к. при данном значении параметра характеристические сопротивления меньше всего зависят от нормированной частоты (Ω) в полосе пропускания. Это обстоятельство используют для согласования фильтров с нагрузками включением на входе и выходе многозвенных фильтров полузвеньев типа m с m = 0,6 или близким к нему значением. На частоте f∞ сопротивление Zтk стремится к бесконечности. При m = 1 фильтр типа m преобразуется в фильтр типа к. Таким образом, фильтр типа к можно считать частным случаем фильтра типа m.

Характеристическое сопротивление ФВЧ на очень высоких частотах активно и равно корню из L/C. На частоте среза имеет место резонанс напряжений. С понижением частоты нагрузка становится согласованной, т.е. реактивной.