аттенюатор г образный

3,3 Mb. страница5/11стремился возможно прощеДата конвертации29.09.2011Размер3,3 Mb.Тип ...         5             Глава 5 ^ ФИЛЬТРЫ И АТТЕНЮАТОРЫ (ОСЛАБИТЕЛИ)5.1. Общие положенияФильтры применяются для отфильтровывания некоторых сигналов из других сигналов или для предотвращения подачи определенных сигналов к последующему каскаду. Поэтому фильтры используют для того, чтобы ликвидировать нежела]тельные сигналы и шумы в системе, а также чтобы обеспечить пропускание одних сигналов и задержку других. Фильтры со]держат реактивные L- и С-элементы. В отличие от фильтров аттенюаторы и магазины затухания базируются на резистивных элементах, как переменных, так и постоянных. Их функция за]ключается в ослаблении сигналов при сохранении согласования импедансов входного и выходного каскадов. Благодаря этому уровни сигналов можно изменять без изменения характеристик каскада; при рассогласовании импедансов характеристики кас]када изменялись бы. В этой главе рассмотрены основные ти]пы фильтров и магазинов затухания.^ 5.2. Фильтры нижних частот типа kФильтр нижних частот предназначен для пропускания низ]кочастотных сигналов при ослаблении сигналов более высоких частот. Простейший фильтр нижних частот содержит всего два элемента (рис. 5.1, а): последовательно включенную катушку индуктивности li и параллельно включенный конденсатор Ci. Если на вход такого четырехполюсника подать сигналы различ]ных частот, то для сигналов низких частот индуктивное сопро]тивление катушки li будет малым, и они пройдут на выход. Для сигналов высоких частот индуктивное сопротивление вели]ко, вследствие чего их величина на выходе будет уменьшена. В то же время для сигналов низких частот реактивное сопро]тивление параллельно включенного конденсатора Ci является высоким, а для сигналов высоких частот шунтирующее дейст]вие конденсатора весьма значительно, так что такие сигналы ослабляются. Рис. 5.1. Фильтры нижних частот типа k и их частотная характеристика.Простейший фильтр, схема которого показана на рис. 5.1, а, называется полусекцией. Иногда его называют также L-образным фильтром, поскольку сочетание элементов L и С напоминает перевернутую букву L [В отечественной литературе фильтр такой конфигурации известен как Г-образный. Прим. ред.]. Более эффективная фильтрация обеспечивается фильтром с двумя катушками индуктивности (рис. 5.1,6). Такой фильтр называют T-образным, поскольку конфигурация реактивных элементов напоминает заглавную букву Т. Фильтр, показанный на рис. 5.1, в, имеет два шунти]рующих конденсатора. Конфигурация его реактивных элемен]тов схожа с греческой буквой я, поэтому такой фильтр называ]ют п- или П-образным фильтром. Характеристики полосы прозрачности фильтра зависят от числа использованных полусекций, а также от других факторов, о которых будет упомянуто ниже. На рис. 5.1, а показана идеа]лизированная частотная характеристика фильтра нижних час]тот. Частота среза fСр указывает граничную частоту, выше кото]рой ослабляются сигналы, поступающие на фильтр нижних час]тот. Сигналы ниже fСр существенно не ослабляются. Входной импеданс показанных на рис. 5.1 фильтров не зави]сит от приложенного напряжения и слабо зависит от числа сое]диненных друг с другом секций или полусекций [Эта зависимость тем слабее, чем больше n. Прим. ред.]. Предполо]жим, например, что фильтр состоит из бесконечно большого числа соединенных друг с другом идентичных полусекций, пока]занных на рис. 5.1, а. При отсутствии резистивных компонентов ни катушка индуктивности, ни конденсатор не потребляют электрической энергии, и по мере заряда и разряда конденса]торов через последовательно включенные катушки индуктивно]сти будет протекать ток. Если последовательно с входом фильт]ра включить амперметр, то можно определить величину вход]ного тока фильтра. Если Е величина приложенного к фильт]ру напряжения, то отношение E/I = Z0 выражает измеряемый в омах входной импеданс фильтра. Входной импеданс Z0 назы]вается характеристическим импедансом системы. Принято счи]тать, что значение Z0 не зависит ни от числа секций фильтра, ни от того, из каких показанных на рис. 5.1 секций он собран. Если фильтр, состоящий из одной или нескольких полусек]ций, нагружен на резистор сопротивлением Rn = Z0, то ток в нагрузке соответствует току в бесконечно длинной линии; по]этому и в этом случае E/I=Z0. Характеристический импеданс (сопротивление) называют также итеративным (повторяющим]ся) импедансом (сопротивлением), а иногда волновым. Пе]редача максимальной энергии сигнала имеет место тогда, когда нагрузочное сопротивление RH равно характеристическому со]противлению. Характеристический импеданс определяется сле]дующим выражением: (5.1) Следовательно, для максимальной передачи энергии сигнала сопротивление RH нагрузки фильтра должно быть согласовано с характеристическим сопротивлением Z0 фильтра. Фильтры, показанные на рис. 5.1, характеризуются констан]той k. Константа k действительна для симметричной системы фильтров, в которой произведение последовательно и парал]лельно включенных реактивных сопротивлений остается посто]янным для всех частот сигнала. Поэтому если последователь]ное и параллельное сопротивления в схеме на рис. 5.1, а обозна]чим соответственно Z1 и Z2 (любые реактивные и резистивные компоненты), то можно записать Z1Z2 = k2 (5.2) где k постоянная, не зависящая от частоты. Для фильтров нижних

ФИЛЬТРЫ И АТТЕНЮАТОРЫ (ОСЛАБИТЕЛИ) - Матью Мэндл