ВУ”КОЛЕЖ ПО ТЕЛЕКОМУНИКАЦИИ И ПОЩИ”

Презентация по темата: "ВУ”КОЛЕЖ ПО ТЕЛЕКОМУНИКАЦИИ И ПОЩИ”"— Препис на презентация:

1 ВУ”КОЛЕЖ ПО ТЕЛЕКОМУНИКАЦИИ И ПОЩИ”
Реактивни филтри Изготвил: Милен Симеонов Ф.н

2 Съдържание Общи сведения за електрическите филтри
Верижни реактивни филтри Филтри от типа К Производни филтри тип – m Характерни особености, предимства и недостатъци на m – производните филтри Приложение на реактивните филтри

3 Общи сведения за електрическите филтри
Електрическият филтър е четириполюсник, който пропуска трептения с определени честоти без забележително затихване и спира трептенията с останалите честоти.Съобразно с пропусканата лента филтрите се подразделят на нискочестотни, високочестотни, лентови и режекторни. Нискочестотният фйлтър има лента на пропускане от 0 до ωc

4 Високочестотния филтър има лента на пропускане от ωc до безкрайност
Лентовият филтър, както се подразбира от наименованието му, пропуска трептения с честоти от ωc1 до ωc2

5 Режекторният (спиращият) филтър спира трептенията с честоти
от ωc1 до ωc1, а останалите пропуска с минимално затихване.

6 Верижните филтри се изграждат чрез свързване на 2 Г звена.
Верижни реактивни филтри Верижните филтри се изграждат чрез свързване на 2 Г звена.

7 Верижните филтри Т-звено се изграждат чрез свързване на 2 Г звена.
Т-звено

8 Т звеното се образува от две Г звена
Т звеното се образува от две Г звена.Надлъжните съпротивления ca Z1, а напречното е образувано от паралелно свързване на две напречни съпротивления Z2. Характеристичното съпротивление, както е известно от теоретичната електротехника, е Известно е още, че когато филтърът е натоварен с характеристичното съпротивление Константата на предаването е комплексна величина Нейните съставки се наричат съответно: a - константа на затихването; b - фазова константа. Константата на предаването може да се определи чрез елементите на Т звеното в съответствие със зависимостта

9 Верижните филтри П-звено се изграждат чрез свързване на 2 Г звена.

10 Константата на предаването е същата, както при Т звеното
П звеното също се изгражда от две Г звена но се получава 2Z1, а характеристичното съпротивление е Константата на предаването е същата, както при Т звеното За лентата на пропускане на двете звена a=0, b≠0. По тази причина g=jb или Тъй като cos b 1, съпротивленията Z1 и Z2 трябва да са от различен вид (капацитивно и индуктивно). За лентата на непропускане (спиране) могат да се направят някои изводи. Вече е ясно, че chg е реална величина. Тогава изразът

11 Филтри от типа К За филтрите от типа К важи следното условие Числото К е реално и не зависи от честотата. В този смисъл съпротивленията Z1 и Z2 са обратни. - Нискочестотен филтър - Високочестотен филтър - Лентов филтър - Режекторен филтър - Предимства и недостатъци на К – филтрите

12 Граничните честоти се определят от условията
Нискочестотен филтър За тези звена Граничните честоти се определят от условията

13 Нискочестотен филтър За лентата на пропускане а = 0 и в съответствие с
; се получава За лентата на непропускане в съответствие с

14 Нискочестотен филтър Графиките на зависимостите на a и b от честотата са

15 Нискочестотен филтър Т - звено

16 Нискочестотен филтър П - звено

17 Високочестотен филтър
За това звено важат условията Граничните честоти се определят от условията За лентата на пропускане важи

18 Високочестотен филтър
За лентата на непропускане Графиките на зависимостите на a и b от честотата са

19 Високочестотен филтър Т - звено

20 Високочестотен филтър П - звено

21 Лентов филтър Съпротивленията са Z1 и Z2 Граничните честоти са

22 За лентата на пропускане важи зависимостта .
Зависимостта на константата на затихването от честотата е Фазовата константа е

23 Лентов филтър-последователно свързани НЧФ и ВЧФ
Лентоф филтър – мост на Робинзон – Вин

24 Режекторен филтър-паралелно свързани НЧФ и ВЧФ
Аналогични са разглежданията и изводите за режекторните филтри. Схемата на Г звеното се състои от последователен трептящ кръг, свързан паралелно на входа, а след него в хоризонталния клон е включен паралелен трептящ кръг. Първият има шунтиращо, а вторият - спиращо влияние за лентата около ω0.

25 Зависимостта на константата на затихването и на фазовата константа от честотата е

26 Режекторен филтър-паралелно свързани НЧФ и ВЧФ
C L Режекторен филтър – мост на Робинзон – Вин

27 Предимства и недостатъци на К-филтрите
Предимства на филтри тип К : Затихването им в лентата на непропускане непрекъснато нараства при отдалечаване от граничните честоти, което е валидно при липса на паразитни реактивни връзки между елементите на филтъра; За реализирането им са необходими сравнително малък брой елементи. Недостатъци на филтри тип К : При тези филтри не се получава рязка граница между лентата на пропускане и лентата на непропускане, което затруднява отделянето на полезните сигнали от смущаващите. Това се избягва чрез използване на многозвенен филтър.

28 Показан е тризвенен филтър тип К, съставен от еднотипни нискочестотни Т-образни звена.
Стръмността на характеристиката a(ω) нараства при увеличение на броя на използуваните звена. Това се вижда от следната графика: Недостатъци на многозвенните филтри са: - усложняване на схемата на филтъра вследствие на увеличения брой на използуваните елементи; - наличието на определено затихване на реалния филтър в лентата на пропускане.

29 Значителната неравномерност на характеристичното съпротивление на К филтрите в лентата на пропускане. Нелинейността на фазовата им характеристика b (ω) в лентата на препускане Недостатъците на К - филтрите са избягнати при т. нар. m-производни филтри Нискочестотен К филтър и производени филтри с честоти ωгр и ω∞

30 Честотната характеристика a(ω) на разглежданите производни филтри и на техния прототип - нискочестотния K - филтър

31 Производни филтри. Стойностите на елементите и свойствата на филтрите от разглеждания тип, зависят от специално въведен бездименсионен параметър т, за това разглежданите производни филтри се наричат филтри тип т. Съпротивлението Z1m се отличава от Z1 с един множител т, който е положително число Характеристичните съпротивления ZTm и ZT трябва да са еднакви Създаването на т производните филтри се основава на К филтрите.

32 m трябва да попада в интервала от 0 до 1
Г звено на К филтър Г звено на m производен филтър Граничните честоти на двата вида филтри са:

33 При определена честота образуваният от Z2m последователен трептящ кръг е в резонанс, което означава, че Z2m → 0, а затихването а →∞ . Графики, които показват зависимостта на a, ZT/R0 и R0/ZП от f/f0 . За параметър е използувано числото m.

34 Недостатъците на К филтрите се преодоляват в определена степен чрез свързване на входа и изхода на Г звена от m филтри Първият случай е на верижно свързани Т звена на К филтри, а вторият — на П звена.

35 Характерни особености, предимства и недостатъци на m - производните филтри.
Последователно-производните и паралелно-производните филтри тип т имат еднакви характеристики a(ω) и К(ω); Честотните характеристики ZTm (ω) на последователно-производния филтър и характеристиката ZПm(ω) на паралелно-производния филтър тип т са еднакви със зависимостите съответно ZT (ω) и ZП(ω) на изходните К – филтри; При подходяща стойност на параметъра т характеристиките ZПm(ω) на последователно-производните филтри и ZTm(ω) на паралелно-производните филтри зависят в лентата на пропускане значително по-малко от честотата, отколкото характеристиките ZП(ω) и ZT(ω) на изходните К - филтри.

36 Последователно-производните филтри тип т- Г- образни
При паралелно включване на филтрите предимство има П-образната схема на последователно-производните звена в сравнение с Т-образната схема на паралелно-производните звена; П-образната схема на последователно-производния филтър и Т-образната схема на паралелно-производния филтър тип т могат да се съгласуват със съответните К - филтри, ако се използуват Г - образните полузвена на производните филтри. Последователно-производните филтри тип т- Г- образни Нискочестотен филтър Високочестотен филтър

37 Лентов Лентов фитър Заграждащ филтър

38 Последователно-производните филтри тип т- Т- образни
Нискочестотен Нискочестотен фитър Нискочестотен Нискочестотен Високочестотен филтър Високочестотен

39 Лентов филтър Заграждащ филтър

40 Предимствата на филтрите тип m в сравнение с К – филтрите са следните:
Чрез тях може да се получат честотни характеристики a(ω) и К(ω) с голяма стръмност, която нараства с намаляване стойността на параметъра m. Характеристичното съпротивление на П - образната схема на последователното - производния филтър и характеристичното съпротивление на Т - образната схема на паралелно – производния филтър тип m се изменят малко в лентата на пропускане, което обезпечава добро съгласуване на филтъра с товара. Недостатъци на филтрите тип m в сравнение с К – филтрите са следните: Имат сложна схема и трудна настройка. Фазово честотната им характеристика b(ω) е нелинейна, като кривината на тази характеристика расте с намаляване на т. Честотите на безкрайното затихване ω∞1 и ω∞2 на лентовия и на заграждащия производен филтър са зависими една от друга. Намалението на затихването му а в честотната област от лентата на непропускане, в която двете рамена на филтъра имат еднакъв характер.

41 За избягване на този недостатък се препоръчва конструирането на т. нар
За избягване на този недостатък се препоръчва конструирането на т.нар.комбинирани филтри , които се състоят от няколко верижно свързани т - производни звена с различни стойности на параметъра т и едно или повече К - звена.

42 Честотните характеристики на нискочестотно т -производно звено

43 Честотните характеристики
Крива 1 - комбиниран филтър Крива 2 - тризвенен нискочестотен филтър

44 Приложение на реактивни филтри.
Реактивните филтри за ниски честоти имат недостатъци, които ги правят неприложими или най – малко нежелани в съвременните комуникационни системи при ниски и средни честоти. Те са обемисти, тежки, технологично несъвместими с микроминиатюризацията на останалите елементи. Не издържат на ускорения, удари и вибрации. Влияят се от електромагнитни и електростатични полета. В същото време са незаменими при СВЧ системи. Топологии на микролентовата линия(ММЛ) на най-често срещани СВЧ Кондензатори

45 Бобини Еквивалентни схеми Тези елементи се изготвят от къси отрязъци от МЛЛ (l <L /8) с различни характеристични съпротивления.

46 СВЧ филтри, включващи елементи с разпределени параметри, еквивалентни електрически схеми и честотни характеристики на работното затихване L. Нискочестотен филтър

47 Високочестотен филтър

48 Лентов филтър

49 Заграждащ филтър

50 Най-често срещаните в СВЧ интегралните схеми топологии на МЛЛ
Кондензатори Бобини Трептящи кръгове

51 Благодаря за вниманието