3.8.2Расчёт избирательной системы тракта пч с lc-фси

Наибольшее распространение в радиовещательных приёмниках получили LC-ФСИ, образованные каскадным включением Т- или П-образных полосовых звеньев, согласованных между собой по характеристическому сопротивлению. Эти фильтры реализуют передаточную характеристику Баттерворта, имеют гладкую колоколообразную АХЧ в полосе пропускания и монотонно возрастающую характеристику затухания в полосе задерживания, а также гладкую ФХЧ с малой нелинейностью. Общее число звеньев достигает 5-6 и более. Наиболее часто используются звенья с внешнеёмкостной связью между контурами, реже – с трансформаторной связью или комбинацией этих связей.

Расчёт LC-ФСИ данного типа обычно выполняется графическим методом с помощью семейства обобщённых резонансных кривых одного элементарного П-образного звена ФСИ (см. рисунок 3 и приложение А) [3,10]. На вертикальной оси отложено ослабление σ, на горизонтальной – значения обобщённой расстройки

,

где - расчётная полоса пропускания;

, - частоты среза элементарного звена ФСИ;

– абсолютная расстройка.

Резонансные кривые построены для различных значений обобщённого затухания

,

где – средняя частота расчётной полосы пропускания;

– собственная (конструктивная) добротность контуров, образующих звено ФСИ.

Применение многозвенного LC-ФСИ целесообразно, если собственная добротность контуров

.

В противном случае ФСИ будет проигрывать системе с двухконтурными полосовыми фильтрами по коэффициенту прямоугольности АХЧ и избирательности при одинаковом количестве контуров.

Порядок расчёта

1. Предварительно задаёмся расчётной полосой пропускания ФСИ

=(1,05÷1,25) , (78)

где – сквозная полоса пропускания радиотракта по п. 3.2.

2. Определяем необходимую собственную добротность контуров ФСИ

, (79)

где – промежуточная частота, кГц;

– расчётная полоса пропускания ФСИ, кГц.

3. Используя ориентировочные значения конструктивной добротности для контуров тракта ПЧ в таблице 8, оцениваем возможность обеспечения требуемого значения и выбираем . Далее переходим к расчёту по п.4

Если обеспечить необходимую добротность контура не представляется возможным, т. е. максимальное значение конструктивной добротности в таблице8 < , то проектирование LC-ФСИ при заданных и нецелесообразно ввиду его низкой эффективности и громоздкости. В этом случае следует применить готовый покупной ФСИ или систему распределённой избирательности на основе двухконтурных полосовых фильтров.

4. Определяем значения обобщённых расстроек:

1. на краях сквозной полосы пропускания

; (80)

2. для соседнего канала

, (81)

где – абсолютная расстройка соседнего канала, при которой задана избирательность.

Для трактов с АМ =±9кГц, для трактов с ЧМ =±300 кГц, в формуле (81) нужно использовать положительное значение _.

5. Обобщённое затухание

. (82)

6. По резонансной кривой (рисунок 3) с по п. 5 определяем значения ослаблений , одного звена ФСИ, соответствующие обобщённым расстройкам и по п. 4.

7. Число звеньев, при котором ФСИ обеспечит заданную избирательность

, (83)

где – избирательность по соседнему каналу из ТЗ.

Полученное значение округляем до большего целого числа.

Если >6, то следует попытаться уменьшить необходимое количество звеньев выбором меньшей в п. 1, применением контуров с большей конструктивной добротностью в п.3 и последующим пересчётом по п.2 – 7.

8. Число звеньев, при котором вносимое ФСИ ослабление на краях сквозной полосы будет равно допустимому

, (84)

где – ослабление на краях сквозной полосы пропускания, принятое для тракта ПЧ в п. 3.5.

9. В результате расчёта количества звеньев по пп. 7,8 необходимо выполнить условие

, (85)

причём оптимальным является соотношение, при котором незначительно (не более чем на 1) превышает округлённое значение .

Если значительно больше , то целесообразно сузить расчётную полосу в п. 1 и повторить расчёт по пп. 2-8.

Если < , то необходимо:

• расширить расчётную полосу в п.1 и повторить расчёт по пп.2-8;

• или увеличить конструктивную добротность контуров в п.3 и повторить расчёт по пп.4-8.

При выполнении условия (85) принимаем число звеньев ФСИ = .

10. Определяем фактические значения:

1. ослабления на краях сквозной полосы пропускания

; (86)

2. избирательности по соседнему каналу

; (87)

Полученные значения , необходимо сравнить с заданными и сделать вывод о выполнении поставленных требований.

11. По графику (рисунок 3, приложение А) определяем коэффициент передачи ФСИ в полосе пропускания .

12. При рисовании электрической принципиальной схемы ФСИ учитываем, что число контуров ФСИ

,

т. е. контуров должно быть на один больше принятого числа звеньев, так как крайние контура образуют собой полузвенья.

Рисунок 3 – обобщенные резонансные кривые трёхэлементного П – образного звена ФСИ (а); зависимость коэффициента передачи ФСИ с числом звеньев от параметра  (б)

Пример 10. Определить основные параметры LC-ФСИ для приёмника АМ сигналов.

Исходные данные для расчёта:

• промежуточная частота =465 кГц;

• полоса пропускания радиотракта по п.3.2 =8 кГц;

• избирательность по соседнему каналу из ТЗ =56 дБ;

• ослабление на краях сквозной полосы пропускания, принятое для тракта ПЧ в п.3.5 =8 дБ;

• абсолютная расстройка соседнего канала =±9 кГц.

Расчёт

1. Предварительно задаёмся расчётной полосой пропускания ФСИ по формуле (78)

=1,15 =1,15·8=9,2 кГц.

2. Определяем необходимую собственную добротность контуров ФСИ по формуле

= .

3. Выбираем по таблице 8 конструктивную добротность контуров ФСИ =250> .

4. Определяем значения обобщённых расстроек:

1. на краях сквозной полосы пропускания по формуле (80)

;

2. для соседнего канала по формуле (81)

.

5. Обобщённое затухание по формуле (82)

= .

Округляем до =0,4.

6. По резонансной кривой (рисунок 3) со значением =0,4 определяем значения ослаблений , одного звена ФСИ, соответствующие обобщенным расстройкам и по п.4

=0,87 =1,3 дБ

=1,96 =9,7 дБ

7. Число звеньев, при котором ФСИ обеспечит заданную избирательность, по формуле(83)

.

Полученное значение округляем до большего целого числа =6.

7. Число звеньев, при котором вносимое ФСИ ослабление на краях сквозной полосы будет равно допустимому, по формуле (84)

.

7. В результате расчёта по пп. 7,8 выполняется условие (85)

=6,15> =6.

Принимаем число звеньев ФСИ = =6.

7. Определяем фактические значения:

1. ослабления на краях сквозной полосы пропускания по формуле (86)

=1,3·6=7,8 дБ;

2. избирательности по соседнему каналу по формуле (87)

=9,7·6=58,2 дБ.

В результате расчёта получили, что LC-ФСИ должен содержать число звеньев =6 с обобщённым затуханием =0,4 и конструктивной добротностью контуров =250.

При этом он обеспечивает:

• избирательность по соседнему каналу =58,2 дБ, что больше заданной в ТЗ (56 дБ);

• ослабление на краях сквозной полосы пропускания =7,8 дБ, что меньше принятого значения для тракта ПЧ в п.3.5 (8 дБ).

  11. По графику (рисунок 3, приложение А) определяем коэффициент передачи ФСИ в полосе пропускания =0,14.

  12. Число контуров ФСИ

.