Минимальный порядок ФНЧ-прототипа, необходим для того, чтобы его АЧХ укладывались в коридор допусков, определяется с помощью специальных графиков, которые можно найти в справочнике. Из нужной таблицы и подходящей строки необходимо выписать нормированные координаты нулей и полюсов. Нули лежат на мнимой оси плоскости комплексной частоты .
Нули и полюсы синтезируемого фильтра
Пересчет координат нулей и полюсов ФНЧ-прототипа в соответствующие параметры синтезируемого фильтра осуществляется по формулам, приведенным в таблице 2.4.[2] При этом следует обратить внимание на следующие моменты:
1. Данные формулы получены на основе правил замены комплексных переменных при переходе от ФНЧ-прототипа к другим видам фильтров;
2. Каждый полюс или нуль при переходе от ФНЧ-прототипа к ППФ или ПЗФ порождает два полюса или два нуля, так что порядок синтезируемого фильтра по сравнению с прототипом увеличивается в два раза;
3. Помимо нулей, вычисленных по приведенным формулам, появляются дополнительные нули , количество которых (кратность) равна разности между числом полюсов и нулей в ФНЧ-прототипе; сказанное справедливо для ФВЧ и ППФ и обусловлено пересчетом в начало координат - плоскости - кратного нуля ФНЧ-прототипа, расположенного в бесконечности;
4. При переходе к ПЗФ каждый из нулей ФНЧ-прототипа, находящихся в бесконечности, пересчитывается в пару нулей ;
5. В результате пересчетов оказывается, что для ФНЧ и ПЗФ количество нулей равно количеству полюсов, а для ППФ число нулей на меньше число полюсов;
6. При вычислении полюсов ППФ и ПЗФ группируются значения и с разными индексами "+" и "–", в результате чего полюс, расположенный на - плоскости ближе к мнимой оси, имеет меньшую частоту.
Передаточная функция и АЧХ.
Располагая координатами нулей и полюсов синтезируемого фильтра, можно записать передаточную функцию:
, (2.1)
где - количество нулей, - количество полюсов синтезируемого фильтра, - нормировочный коэффициент. Диаграмма нулей и полюсов определяет передаточную функцию с точностью до постоянного множителя, но на форму АЧХ это не оказывает влияния. АЧХ удобно представлять в нормированном виде. С этой целью коэффициент выбирается таким, чтобы . Значения коэффициента для различных видов приведены в таблице 2.5.[3] В ней - это коэффициент, взятый из последней колонки таблицы справочника, - параметр преобразования для ППФ и ПЗФ, - порядок ФНЧ-прототипа. Итак, для фильтра Чебышева ППФ значение коэффициента .
Расчет.
Заданные технические требования представлены как Таблица 1.
Таблица 1
Тип фильтра | , [дБ] | , [дБ] | , [кГц] | , [кГц] | , [кГц] | , [Ом] |
Чебышев | 35 | 1.25 | 100 | 120 | 150 | 50 |
Отталкиваясь от таблицы 2.1[4], рассчитаем нормированные частоты синтезируемого фильтра:
, ;
, ;
, ;
, ;
, ;
, ;
, ;
Коэффициент геометрической асимметрии равен 1. А центральна циклическая частота полосы пропускания .
После проведенного анализа данных с помощью справочника, были определены параметры: тип, порядок фильтра, полюсы и нули ФНЧ-прототипа, а также нормированные значения элементов цепи.
Таблица 2
Порядок фильтра | |||||
0.447 | 0.327 | 1 | 1.614 | 1.55 | |
0.151 | 0.972 | 2 | 1.610 | 0.836 |
Отталкиваясь от таблицы 2.4[5], рассчитаем полюсы и нули необходимого нам ППФ.
Нули | Полюсы |
, , где , , , . | , , где , , , , , , , , , |
Полученные значения запишем как Таблица 3 и отобразим на диаграмме нулей и полюсов.
Таблица 3
Полюсы и нули. | ||
полюсы | 0,077029470702035 | 0,93850000456136 |
0,086870529297965 | 1,05840000456136 | |
0,022824923789752 | 0,83718784570175 | |
0,032541742876915 | 1,19358784570175 | |
нули | 0 | 0 |
0 | 0 |
Теперь с помощью формулы 2.1, где , , а , по полученным полюсам и нулям построим АЧХ ППФ, причем АЧХ равно .
Дата: 2019-05-28, просмотров: 191.