Исследование переходных процессов и анализ частотных характеристик элементарных звеньев радиотехнических цепей

Расчет номиналов низких частот k-фильтра, согласованного с нагрузкой. Построение амплитудно-частотной и фазочастотной характеристики фильтра нижних частот. Исследование каскадного подключения полосового фильтра типа k и фильтра нижних частот типа m.

Рубрика Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника
Вид дипломная работа
Язык русский
Дата добавления 26.04.2016
Размер файла 2,3 M

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Московский государственный технический университет
имени Н.Э. Баумана»

(МГТУ им. Н.Э. Баумана)

ФАКУЛЬТЕТ «РАДИОЭЛЕКТРОНИКА И ЛАЗЕРНАЯ ТЕХНИКА» (РЛ)

КАФЕДРА «РАДИОЭЛЕКТРОННЫЕ СИСТЕМЫ И УСТРОЙСТВА» (РЛ-1)

РАСЧЕТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

ПО КУРСОВОЙ РАБОТЕ

на тему:

Исследование переходных процессов и анализ частотных характеристик элементарных звеньев радиотехнических цепей

Исполнитель проекта Лысов В.А.

Руководитель проекта Суворов А.И.

Москва, 2015

РЕФЕРАТ

Курсовая работа, 71 стр., 39 рис., 5 использованных источников, 9 прил.

ФИЛЬТР НИЗКИХ ЧАСТОТ ТИПА К, ПОЛОСОВОЙ ФИЛЬТР ТИПА К, ФИЛЬТР НИЗКИХ ЧАСТОТ ТИПА М, ПОЛОСОВОЙ ФИЛЬТР ТИПА М, СИСТЕМА АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ

Объект исследования - способы проектирования электрических фильтров.

Целью данной курсовой работы является исследование фильтров типа k и фильтров типа m .

СОДЕРЖАНИЕ

ОПРЕДЕЛЕНИЯ, ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ

Часть 1. Исследование АЧХ и ФЧХ ФНЧ типа k

1.1 Расчет номиналов НЧ k-фильтра, согласованного с нагрузкой

1.2 Построение АЧХ и ФЧХ фильтра НЧ типа k

1.3 Исследование каскадного подключения НЧ фильтра типа k

Часть 2. Исследование АЧХ и ФЧХ ПФ типа k

2.1 Расчет номиналов ПФ типа k, согласованного с нагрузкой

2.2 Построение АЧХ и ФЧХ ПФ

2.3 Исследование каскадного подключения ПФ

Часть 3. Исследование АЧХ и ФЧХ ФНЧ типа m

3.1 Расчет номиналов ФНЧ типа m, согласованного с нагрузкой

3.2 Построение АЧХ и ФЧХ НЧ фильтра типа m

3.3 Исследование каскадного подключения ФНЧ типа m

Часть 4. Исследование АЧХ и ФЧХ ПФ типа m

4.1 Расчет номиналов ПФ типа m, согласованного с нагрузкой

4.2 Построение АЧХ и ФЧХ ПФ типа m

4.3 Исследование каскадного подключения ПФ типа m

Часть 5. Исследование временных характеристик НЧ фильтра

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

ПРИЛОЖЕНИЯ

ОПРЕДЕЛЕНИЯ, ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ

ADS - Advanced Design System

АЧХ - амплитудно-частотная характеристика

НЧ - низкочастотный (фильтр)

ПФ - полосовой фильтр

ФНЧ - фильтр нижних частот

ФЧХ - фазочастотная характеристика

ТЗ - техническое задание

ВВЕДЕНИЕ

Целью данной курсовой работы является исследование фильтров типа k и фильтров типа m. В первой части курсовой работы необходимо произвести исследование АЧХ и ФЧХ ФНЧ типа k. Во второй части будут исследованы АЧХ и ФЧХ ПФ типа k. Третья часть работы будет посвящена исследованию АЧХ И ФЧХ ФНЧ типа m. В четвертой части работы необходимо исследовать АЧХ и ФЧХ ПФ типа m. Пятая часть будет посвящена исследованию временных характеристик ФНЧ. Все вычисления будут проводиться в математическом пакете Mathcad14 и проверяться в программе схемотехнического моделирования ADS.

АНАЛИЗ ТЗ: Было получено задание на расчет фильтров НЧ и ПФ в соответствии с вариантом (вариант №10). Требуется разработать ФНЧ типа k, ПФ типа k, ФНЧ типа m, ПФ типа m и пропустить заданный сигнал через ФНЧ и проверить сигнал на выходе. Исходные данные:

· частота среза:

· полоса пропускания:

Часть 1. Исследование АЧХ и ФЧХ ФНЧ типа k

1.1 Расчет номиналов НЧ k-фильтра, согласованного с нагрузкой

Низкочастотным фильтром называется такой фильтр, который пропускает в нагрузку только низкие частоты: с =0 и до .

Фильтры типа k - фильтры, в которых произведение продольного сопротивления на соответствующее поперечное сопротивление представляет собой некоторое постоянное для данного фильтра число (число k), не зависящее от частоты.

Была рассмотрена принципиальная схема ФНЧ, представленная на рисунке 1.1.

Рисунок 1.1 - Схема НЧ фильтра

НЧ фильтр представляет собой фильтр, у которого в продольной ветви находится индуктивный элемент, а в поперечной - емкостной элемент.

Структура фильтра определяется частотными зависимостями сопротивления индуктивного и емкостного элементов:

(1)

(2)

где, L - значение индуктивности индуктивного элемента;

С - значение емкости емкостного элемента;

j - мнимая единица.

Задача ФНЧ - пропустить в нагрузку только низкочастотные колебания, то характеристическое сопротивление индуктивного элемента ZL будет мало, а характеристическое сопротивление ZC емкостного наоборот - велико, значит, что большая часть тока от источника будет поступать в нагрузку

Номиналы для данного НЧ фильтра были рассчитаны по следующим формулам [1]:

(3)

. (4)

По условию согласования ,следовательно,

(5)

(6)

где Rн - сопротивление нагрузки;

- частота среза фильтра.

Расчеты были произведены по формулам (5) и (6) и были получены значения емкости и индуктивности:L = 53 мГн; С = 212,2 нФ.

1.2 Построение АЧХ и ФЧХ фильтра НЧ типа k

После расчета номиналов элементов НЧ фильтра в программе Mathcad были получены АЧХ и ФЧХ НЧ фильтра. Для проверки полученных результатов этот фильтр был смоделирован в программе ADS.

Коэффициент передачи фильтра - отношение комплексных амплитуд или комплексных действующих значений электрических величин на выходе и входе четырехполюсника при заданном режиме передачи.

Характеристики фильтра:

· Амплитудно-частотная характеристика фильтра (АЧХ) - зависимость коэффициента передачи фильтра от частоты

(8)

(9)

где - коэффициент передачи фильтра;

- модуль коэффициента передачи;

А11, A12 - элементы матрицы.

· Фазочастотная характеристика (ФЧХ) - зависимость аргумента коэффициента передачи от частоты

(10)

где - частотная зависимость аргумента коэффициента передачи от частоты.

Сравнение АЧХ ФНЧ, полученной в Mathcad и ADS, представлено на рисунке 1.3. АЧХ, полученная в Mathcad, представлена на рисунке 1.3(а); полученная в ADS - на рисунке 1.3(б).

Расчет номиналов НЧ фильтра и построение АЧХ и ФЧХ подробнее представлены в приложении А.

Модель ФНЧ, смоделированная в ADS, представлена на рисунке 1.2.

Рисунок 1.2 - Модель НЧ фильтра в программе ADS

Рисунок 1.3 - АЧХ в программе Mathcad (а), в программе ADS (б)

Рисунок 1.4 - ФЧХ НЧ фильтра в программе Mathcad (а) и ADS (б)

При расчете фильтра было получено, что на частоте 3 кГц АЧХ достигает значения 0,701, что соответствует уровню 1/. Также моделирование рассчитанного ФНЧ подтвердило верность предварительно полученных расчетов.

Чтобы увеличить крутизну кривой затухания, можно использовать конструкцию двухкаскадного фильтра.

1.3 Исследование каскадного подключения НЧ фильтра типа k

Каскадным подключением фильтров называется такое подключение, при котором выходные клеммы одного четырехполюсника подключаются к входным клеммам другого, рисунок 1.5.

Рисунок 1.5 - Каскадное подключение двух НЧ фильтров

При проведении расчета каскадного НЧ фильтра, была получена АЧХ и ФЧХ в программах Mathcad и ADS. На рисунке 1.7 представлена АЧХ, полученная в программе Mathcad (а) и в программе ADS (б).

Расчет номиналов НЧ фильтров, подключенных каскадно, построение АЧХ и ФЧХ подробнее представлены в приложении Б.

В программе ADS была построена модель двух ФНЧ, подключенных каскадно, представленная на рисунке 1.6.

Рисунок 1.6 - Модель каскадного подключения двух ФНЧ

Рисунок 1.7 - АЧХ фильтров, подключенных каскадно, в Mathcad (а) и ADS (б)

На рисунке 1.8 представлены ФЧХ фильтров, подключенных каскадно, рассчитанные в программе Mathcad (а) и в программе ADS (б).

Рисунок 1.8 - ФЧХ фильтров, подключенных каскадно, в Mathcad (а) и ADS (б)

Сравнив результаты, полученные при исследовании характеристик одиночного НЧ фильтра и двух ФНЧ, подключенных каскадно, можно сказать, что крутизна характеристики во втором случае значительно увеличилась, и частота среза нового фильтра немного уменьшилась, на величину около 200 Гц, т.е. полоса пропускания самого фильтра незначительно уменьшилась. Относительное изменение составляет 6%, что не превышает 10%.

Сравнительный анализ графиков на рисунках 1.7(а) и 1.7(б), а также на рисунках 1.8(а) и 1.8(б) показал, что расчеты были произведены верно, так как характеристики смоделированного и рассчитанного фильтров практически совпадают.

Часть 2. Исследование АЧХ и ФЧХ ПФ типа k

2.1 Расчет номиналов ПФ типа k, согласованного с нагрузкой

Полосовой фильтр - фильтр, пропускающий в нагрузку лишь узкую полосу частот от ??1 до ??2. Слева от ??1 и справа от ??2 находится полоса затухания. Была рассмотрена принципиальная схема ПФ, представленная на рисунке 2.1.

Рисунок 2.1 - Схема ПФ

Для обоснования строения полосового фильтра, было рассмотрено три случая:

- была рассмотрена работа ПФ фильтра(например, Т-образного) при холостом ходе (?). При частоте ??0, равной резонансной частоте каждого из контуров, обе последовательные ветви являются коротким замыканием, а параллельная ветвь бесконечно большим сопротивлением. Поэтому вид, который приобретает схема для ?? = ??0 ,представлен на рисунке 2.2(а).

- при частотах ?? > ??0 последовательные контуры ведут себя как индуктивные сопротивления, а параллельный контур - как емкостное сопротивление. Эквивалентная схема, таким образом, приобретает вид, представленный на рисунке 2.2(б). Она будет подобна схеме фильтра нижних частот.

- при частотах более низких, чем резонансная частота ??0, последовательные ветви ведут себя как емкости, а параллельная - как индуктивность. Из эквивалентной схемы, представленной на рисунке 2.2(в), видно, что для частот ?? < ??0 она является фильтром верхних частот.

Рисунок 2.2 - Эквивалентные схемы ПФ типа k

Номиналы элементов ПФ были рассчитаны по следующими формулам [3]:

, (11)

, (12)

, (13)

, (14)

(15)

где, Zн - сопротивление согласованной нагрузки;

- резонансная частота среза фильтра.

По формулам (11) - (14) были получены следующие значения емкости и индуктивности:L1 = 19,9 мГн; С1 = 39 нФ; L2 = 10 мГн; C2 = 79,5 нФ.

2.2 Построение АЧХ и ФЧХ ПФ

После расчета номиналов элементов ПФ в программе Mathcad были получены АЧХ и ФЧХ ПФ фильтра. Для проверки полученных результатов этот фильтр был смоделирован в программе ADS.

Сравнение АЧХ ПФ, полученного в Mathcad и ADS, представлено на рисунке 2.4. АЧХ, полученная в Mathcad, представлена на рисунке 2.4(а); полученная в ADS - на рисунке 2.4(б).

Расчет номиналов ПФ и построение АЧХ и ФЧХ подробнее представлены в приложении В.

Модель полосового фильтра в программе ADS представлена на рисунке 2.3.

Рисунок 2.3 - Модель ПФ в программе ADS

Рисунок 2.4 - АЧХ в программе Mathcad (а), в программе ADS (б)

Рисунок 2.5 - ФЧХ в программе Mathcad (а), в программе ADS (б)

При расчете фильтра было получено, что на частотах 3 кГц и 11 кГц АЧХ достигает значения 0,706, что соответствует уровню 1/. Моделирование рассчитанного ФНЧ подтвердило верность предварительно полученных расчетов.

2.3 Исследование каскадного подключения ПФ

Как и в случае исследования каскадного подключения ФНЧ, было рассмотрено такое же подключение для двух полосовых фильтров, рисунок 2.6.

Рисунок 2.6 - Каскадное соединение двух полосовых фильтров

При проведении расчета двухкаскадного фильтра, были получены АЧХ и ФЧХ в программах Mathcad и ADS. На рисунке 2.8 представлена АЧХ, полученная в программе Mathcad (a) и в программе ADS (б).

Расчет номиналов элементов ПФ, подключенных каскадно, построение АЧХ и ФЧХ подробно представлены в приложении Г.

Для получения этих же характеристик в программе ADS, была построена модель двух ПФ, подключенных каскадно, представленная на рисунке 2.7.

Рисунок 2.7 - Каскадное подключение двух ПФ

Рисунок 2.8 - Сравнение АЧХ каскадного ПФ в Mathcad (a) и ADS (б)

Рисунок 2.9 - Сравнение ФЧХ каскадного ПФ в Mathcad (a), ADS (б)

Как видно из рисунка 2.8(а), при каскадном соединении полосовых фильтров полоса пропускания нового фильтра также уменьшилась, как и в случае с ФНЧ, и частоты среза изменились на величину порядка нескольких десятков Гц, Дf1 = 158 Гц, Дf2 = 55 Гц.

Часть 3. Исследование АЧХ и ФЧХ ФНЧ типа m

В целях наилучшего согласования нагрузки с фильтром необходимо, чтобы характеристическое сопротивление фильтра было по возможности постоянным в полосе пропускания.

3.1 Расчет номиналов ФНЧ типа m, согласованного с нагрузкой

Фильтры типа m - это фильтры, электрические параметры которых получают путем пересчета параметров фильтров типа k с использованием расчетного параметра m. НЧ фильтр типа m представлен на рисунке 3.1

Рисунок 3.1 - Схема ФНЧ типа m

Номиналы элементов для данного фильтра были рассчитаны по следующим формулам [1]:

(16)

(17)

(18)

где , L - значение индуктивности индуктивного элемента;

С - значение емкости емкостного элемента;

m - коэффициент фильтра.

Для расчета номиналов фильтра необходимо знать коэффициент m.

В исследуемом случае для совпадения частот среза фильтра типа k и фильтра типа m было выбрано значение m, равное m = 0,41.

По формулам (16) - (18) были получены нужные значения емкости и индуктивностей: L1 = 11 мГн; С1 = 44 нФ; L2 = 53 мГн.

3.2 Построение АЧХ и ФЧХ НЧ фильтра типа m

После расчета номиналов элементов НЧ фильтра типа m, в программе Mathcad были получены АЧХ и ФЧХ для данного фильтра. Для проверки полученных результатов этот фильтр был смоделирован в программе ADS.

Сравнения АЧХ ФНЧ типа m, полученного в Mathcad, представлено на рисунке 3.3(а); полученного в ADS - на рисунке 3.3(б).

Расчет номиналов ФНЧ типа m и построение АЧХ и ФЧХ подробнее представлены в приложении Д.

Модель ФНЧ типа m, которая была смоделирована в программе ADS, представлена на рисунке 3.2.

Рисунок 3.2 -Модель ФНЧ типа m в программе ADS

Рисунок 3.3 - АЧХ в программе Mathcad (a), в программе ADS (б)

Рисунок 3.4 - ФЧХ фильтра типа m в программе Mathcad (a) и ADS (б)

3.3 Исследование каскадного подключения ФНЧ типа m

Была смоделирована схема каскадного соединения двух ФНЧ типа m,представленная на рисунке 3.5.

Рисунок 3.5 - Схема каскадного соединения двух НЧ типа m

При проведении расчета каскадного НЧ фильтра типа m, была

получена АЧХ и ФЧХ в программах Mathcadи ADS. На рисунке 3.7 представлена АЧХ, полученная в программе Mathcad (а) и ADS(б).

Расчет номиналов НЧ фильтров типа m, соединенных каскадно, построение АЧХ и ФЧХ подробнее представлены в приложении Е.

Для получения этих характеристик в программе ADS была построена модель двух ФНЧ типа m, подключенных каскадно, представленная на рисунке 3.6.

Рисунок 3.6 - Модель каскадного подключения двух ФНЧ типа m

Рисунок 3.7 - АЧХ фильтров, подключенных каскадно, в программе Mathcad (а) и ADS (б)

Рисунок 3.8 - ФЧХ фильтров, подключенных каскадно, в программе Mathcad (а) и ADS (б)

Фильтры типа m имеют более постоянное характеристическое сопротивление в полосе пропускания, чем фильтры типа k. Кроме того, они обладают большей крутизной кривой затухания, что можно наблюдать на рисунке 3.3.

В поперечной ветви на определённой частоте наступает резонанс. При этом сопротивление в продольной ветви становится бесконечным и затухание в свою очередь также сильно возрастает. На частотах, превышающих резонансную частоту, затухание начинает уменьшаться, в связи с этим получился «горб», рисунок 3.3.

Часть 4. Исследование АЧХ и ФЧХ ПФ типа m

4.1 Расчет номиналов ПФ типа m, согласованного с нагрузкой

Полосовой фильтр типа m представлен на рисунке 4.1.

Рисунок 4.1. - ПФ типа m

Номиналы элементов для данного фильтра были рассчитаны по формулам (11) - (14) ,а именно:

, (19)

, (20)

, (21)

, (22)

(23)

(24)

где, L1 , L2 - значение индуктивного элемента в ПФ;

С1 , С2 - значение емкостного элемента в ПФ;

C1, C2, C3 - значение емкостного элемента в ПФ типа m;

L1, L2, L3 - значение индуктивного элемента в ПФ типа m;

m - коэффициент фильтра.

Для расчета номиналов фильтра необходимо знать коэффициент m.

В исследуемом случае для осуществления совпадения частот среза фильтра типа k и фильтра типа m было выбрано значение m, равное m = 0,43.

По формулам (19) - (24) были получены значения емкостей и индуктивностей:L1 = 4,118 мГн; C1 = 186,391 нФ; L2 = 46,6 мГн; C2 = 16,4 нФ; L3 = 19,9 мГн; С3 = 38,5 нФ.

4.2 Построение АЧХ и ФЧХ ПФ типа m

После расчета номиналов элементов ПФ типа m, в программе Mathcad были получены АЧХ и ФЧХ для данного фильтра. Для проверки полученных результатов этот фильтр был смоделирован в программе ADS.

Сравнение АЧХ ПФ типа m, полученного в Mathcad, представлено на рисунке 4.3(а); полученного в ADS - на рисунке 4.3(б).

Расчет номиналов элементов ПФ типа m и построение АЧХ и ФЧХ подробно представлены в приложении Ж.

Модель ПФ типа m, построенная в программе ADS, представлена на рисунке 4.2.

Рисунок 4.2 -Модель ПФ типа m

Рисунок 4.3 - АЧХ ПФ типа m в программе Mathcad (a) и ADS (б)

Рисунок 4.4 - ФЧХ ПФ типа m в программе Mathcad (а) и ADS (б)

4.3 Исследование каскадного подключения ПФ типа m

Была смоделирована схема двух ПФ типа m, представленная на рисунке 4.5.

Рисунок 4.5 - Схема каскадного соединения двух ПФ типа m

При проведении расчета каскадного ПФ фильтра типа m, была

получена АЧХ и ФЧХ в программах Mathcadи ADS. На рисунке 4.7. представлено АЧХ, полученная в программе Mathcad (а) и ADS(б).

Расчет номиналов ПФ фильтра типа m, соединенных каскадно, построение АЧХ и ФЧХ подробнее представлены в приложении З.

На рисунке 4.6 представлена модель двух ПФ типа m, подключённых каскадно.

Рисунок 4.6 - Модель каскадного подключения двух ПФ типа m

Рисунок 4.7 - АЧХ фильтров, подключенных каскадно, в программе Mathcad (а) и ADS (б)

Рисунок 4.8 - ФЧХ фильтров, подключенных каскадно, в программе Mathcad (а) и ADS (б)

ПФ типа m имеют более постоянное характеристическое сопротивление в полосе пропускания, чем ПФ типа k. Кроме того, они обладают большей крутизной кривой затухания и полоса пропускания фильтра смещается.

Обобщённо можно сказать, что теоретически бесконечное затухание в m-фильтре на частотах ??р, создается либо за счет того, что на этой частоте в последовательной ветви полузвена m-фильтра оказывается участок с бесконечным большим сопротивлением (возникает резонанс токов), либо за счет того, что поперечная ветвь m-фильтра образует короткое замыкание при возникновении в ней режима резонанса напряжений.

После моделирования двух ПФ, подключенных каскадно, можно заметить, что полоса пропускания фильтра увеличилась, хоть и не критично, рисунок 4.7.Отклонение от частот среза составляет 1,3%, что не превышает 10%.

К преимуществам фильтров типа m можно отнести:

1) Возможность получения большей крутизны частотной зависимости затухания, по сравнению с фильтрами типа k, которая будет тем больше, чем меньше величина m.

2) Возможность получения большего постоянства характеристического сопротивления в полосе пропускания, которым обладают при соответствующем значении коэффициента m фильтры типа m.

Часть 5. Исследование временных характеристик НЧ фильтра

фильтр частота полосовой

Для проведения такого исследования, через НЧ фильтр был пропущен периодический сигнал, период которого равен

, (25)

где f - частота, равная 3000 Гц.

Исследуемый сигнал был представлен на рисунке 5.1.

Рисунок 5.1 - Исследуемый сигнал

Для пропускания сигнала через фильтр был рассмотрен его спектр, который был предварительно разложен в комплексный ряд Фурье. Данный спектр представлен на рисунке 5.2.

, (26)

, (27)

, (28)

, (29)

где, f(t) - Разложение в комплексный ряд Фурье;

Сn - Комплексный коэффициент ряда Фурье;

C1n - Амплитуда комплексного коэффициента;

??n - Фаза комплексного коэффициента.

Рисунок 5.2 - Спектр входного сигнала

Для наглядности, было показано на рисунке 5.3, какие гармоники входного сигнала пропускает наш ФНЧ, то есть были совмещены на графике АЧХ фильтра и спектр амплитуд входного сигнала.

Рисунок 5.3- Спектр с учетом АЧХ ФНЧ

Задав новые коэффициенты комплексного разложения ряда Фурье, как перемножение спектра амплитуд и спектра фаз на коэффициент передачи фильтра, был получен выходной сигнал, рисунок 5.4.

Рисунок 5.4 - Выходной сигнал

На рисунке пунктирной линией представлен входной сигнал, сплошной линией - выходной сигнал.

Подробные расчеты представлены в приложении И.

Для проверки полученных расчетов, было произведено моделирование установки в программе Multisim, рисунок 5.5.

Рисунок 5.5 - Схема установки для проверки сигнала

Была получена осциллограмма выходного сигнала, рисунок 5.6.

Рисунок 5.6 - Осциллограмма выходного сигнала

Как видно, выходные характеристики, рассчитанные в программе Mathcad и в программе Multisim, совпали. Это значит, что теоретические расчеты были произведены верно.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В проделанной курсовой работе представлен анализ низкочастотных и полосовых фильтров типа k и типа m. Был произведен расчет низкочастотного и полосового фильтров, имеющих Т - образную структуру и выполненных из LC элементов. По заданным частотам среза и определенному сопротивлению нагрузки, были посчитаны номиналы емкостного и индуктивного элементов. Были построены амплитудно-частотные характеристики и фазочастотные характеристики. Все расчеты были произведены в программе Mathcad 14. Для проверки достоверности расчетов все фильтры были смоделированы в схемотехнической программе ADS. Характеристики, полученные в программах ADS и Mathcad 14, полностью совпали.

Было замечено, что при каскадном соединении фильтров, полоса пропускания фильтра уменьшается, а это значит, что увеличивается избирательность фильтра.

Также было замечено, что в фильтрах типа m происходят искажения формы частотной характеристики в виде появлений «всплесков».

Было проведено исследование временных характеристик НЧ фильтра. Для подтверждения расчетов схема НЧ фильтра была смоделирована в программе Multisim. В генераторе был задан входной сигнал. Выходной сигнал, полученный в программе Mathcad 14 и Multisim, совпал.

Требования технического задания были выполнены в полном объеме и сданы в срок.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Атабеков Г.И. Основы теории цепей. Учебник для вузов. - М.: Энергия, 1969. - 424 с.

2. Зевеке Г.В., Ионкин П.А., Нетушил А.В., Страхов С.В. Основы теории цепей. Учебник для вузов. - М.: Энергия, 1975. - 752 с.

3. Зернов Н.В, Карпов В.Г Теория радиотехнических цепей. - М. - Л., Энергия, 1965. - 892с

4. Конашинский Д.А. Электрические фильтры. - М.: Госэнергоиздат, 1953. -82с

5. Сато Юкио/пер. с яп. Селиной Т.Г. Без паники! Цифровая обработка сигналов. - М.: Додэка - XXI, 2010. - 176с.

Размещено на Allbest.ru

...

Подобные документы

  • Характеристика фильтра низких частот. Фильтр Баттерворта, Чебышева и Бесселя. Определение порядка фильтра и количества звеньев. Структурная схема фильтра низких частот каскадного типа восьмого порядка. Основные номиналы элементов для четвертого звена.

    контрольная работа [172,8 K], добавлен 29.05.2012

  • Разработка активного фильтра низких частот каскадного типа. Свойства звеньев фильтра, понятие добротности полюсов его передаточной функции. Передаточные характеристики звеньев фильтра Чебышева. Выбор операционного усилителя и подбор сопротивлений.

    курсовая работа [345,3 K], добавлен 05.11.2011

  • Общая характеристика и принцип действия фильтров нижних частот. Схема простейшего низкочастотного фильтра. Схематическое изображение пассивного RC-фильтра нижних частот и его амплитудно-частотная характеристика. Области применения данных фильтров.

    презентация [3,2 M], добавлен 16.12.2013

  • Расчет цифрового фильтра нижних частот с конечной импульсной характеристикой. Синтез фильтра методом окна (параболического типа). Свойства фильтра: устойчивость, обеспечение совершенно линейной фазочастотной характеристики. Нахождение спектра сигнала.

    курсовая работа [28,6 K], добавлен 07.07.2009

  • Способы решения задач синтеза. Этапы расчета элементов фильтра нижних частот. Определение схемы заданного типа фильтра с минимальным числом индуктивных элементов. Особенности расчета фильтр нижних частот Чебышева 5-го порядка с частотой среза 118 кГц.

    контрольная работа [525,0 K], добавлен 29.06.2014

  • Физические основы и принцип действия широкополосных фильтров. Пример расчета фильтра нижних частот (ФНЧ) на заданные параметры. Полная принципиальная схема ФНЧ. Расчет промежуточного и оконечного полузвена. Построение полной характеристики затухания ФНЧ.

    курсовая работа [878,6 K], добавлен 21.01.2011

  • Аппроксимация амплитудно-частотной характеристики фильтра. Определение передаточной функции фильтра нижних частот в области комплексной частоты. Схемотехническое проектирование устройства и его конструкторская реализация в виде узла с печатным монтажом.

    курсовая работа [330,8 K], добавлен 09.06.2015

  • Методы синтеза электрического фильтра нижних и верхних частот. Аппроксимация частотной характеристики рабочего ослабления фильтра. Реализация схемы фильтров по Дарлингтону. Денормирование и расчёт ее элементов. Определение частотных характеристик фильтра.

    курсовая работа [2,4 M], добавлен 23.01.2011

  • Проект фильтра низких частот в морском исполнении. Электрические и конструкторские расчеты катушки индуктивности, конденсатора. Амплитудно-частотная характеристика фильтра Баттерворта. Эскизная компоновка элементов на плате. Защита от влажности, коррозии.

    курсовая работа [1,4 M], добавлен 09.06.2016

  • Разработка общего алгоритма функционирования цифрового фильтра нижних частот. Разработка и отладка программы на языке команд микропроцессора, составление и описание электрической принципиальной схемы устройства. Быстродействие и устойчивость фильтра.

    курсовая работа [860,6 K], добавлен 28.11.2010

  • Параметры элементов и характеристики проектируемого фильтра. Частотное преобразование фильтра-прототипа нижних частот. Расчет полосно-пропускающих фильтров и сумматора. Кольцевые и шлейфные мостовые схемы, бинарные делители мощности, пленочные резисторы.

    курсовая работа [1,2 M], добавлен 22.01.2016

  • Фильтры верхних частот с многопетлевой обратной связью и бесконечным коэффициентом усиления. Проект фильтра Баттерворта верхних частот на основе каскадного соединения звеньев, состоящих из резисторов, конденсаторов, ОУ; схема, расчет, анализ АЧХ фильтра.

    курсовая работа [2,3 M], добавлен 22.06.2012

  • Испытание синтезированного нерекурсивного и рекурсивного цифрового фильтра стандартными и гармоническими сигналами. Расчет реакции фильтра на четырехточечный входной сигнал. Получение системной функции и частотных характеристик цифрового фильтра.

    курсовая работа [3,0 M], добавлен 19.05.2015

  • Разработка активного фильтра верхних частот на операционном усилителе: расчет, анализ, математическое и схемотехническое моделирование. Технологичность фильтра, определение отклонений характеристик при случайном разбросе номиналов электрорадиоэлементов.

    курсовая работа [3,4 M], добавлен 21.03.2013

  • Этапы процесса синтеза электрической схемы. Требования к частотной характеристике фильтра. Аппроксимация заданной амплитудно-частотной характеристики. Порядок расчета и соображения по методике настройки активных фильтров. Расчет величин элементов схемы.

    курсовая работа [490,3 K], добавлен 27.01.2010

  • Аналитическое выражение передаточной функции аналогового фильтра. Построение структурной схемы реализации цифрового фильтра прямым и каноническим способами. Определение реализационных характеристик фильтра. Проверка коэффициентов передаточной функции.

    курсовая работа [604,4 K], добавлен 24.10.2012

  • Фильтры на основе операционных усилителей. Расчет полосового фильтра на операционных усилителях. Электрическая схема активного фильтра верхних и нижних частот. Усиление в полосе пропускания фильтра. Коэффициент прямоугольности для уровней затухания.

    курсовая работа [195,1 K], добавлен 19.11.2010

  • Исследование принципа действия и устройства коаксиального фильтра СВЧ диапазона. Построение амплитудно-частотной характеристики в заданном диапазоне частот. Проведение снятия зависимости амплитуды напряжения от частоты сигнала при отключенном фильтре.

    лабораторная работа [16,8 K], добавлен 28.10.2013

  • Выделение полезной информации из смеси информационного сигнала с помехой. Математическое описание фильтров. Характеристика фильтра Баттерворта и фильтра Чебышева. Формирование шаблона и определение порядка фильтра. Расчет элементов фильтра высоких частот.

    курсовая работа [470,3 K], добавлен 21.06.2014

  • Основные типы фильтров, их достоинства и недостатки. Синтез фильтра верхних частот (ФВЧ) с аппроксимацией амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) полиномом Баттерворта. Выбор схемы для каскадов общего фильтра. Методика его настройки и регулирования.

    курсовая работа [753,3 K], добавлен 29.08.2010

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.