Шугаман дижитал шүүлтүүрийн дизайн (синтез). Никонов И.В.

Шинжлэх ухаан оюун ухааныг сайжруулдаг;

Сурах нь таны ой санамжийг сайжруулна.

Козьма Прутков

15-р бүлэг

Шугаман суурин хэлхээний нийлэгжилтийн ЭЛЕМЕНТҮҮД

15.1. Судалсан асуултууд

ХАМТаналог хоёр терминал сүлжээний синтез. Өгөгдсөн давтамжийн хариу урвалын дагуу суурин квадриполуудын нийлэгжилт. Баттерворт, Чебышев шүүлтүүрүүд.

Чиглэл.Асуудлыг судлахдаа хоёр терминалын сүлжээг нэгтгэх асуудлыг шийдвэрлэх хоёрдмол утгагүй байдал, Фостер, Кауэр нарын дагуу асуудлыг шийдвэрлэх тодорхой арга замуудыг тодорхой ойлгох, түүнчлэн тодорхой сүлжээг хэрэгжүүлэх боломжийг тодорхойлох чадварыг олж авах шаардлагатай. хоёр терминалын сүлжээний оролтын эсэргүүцлийн функц. Прототип шүүлтүүр дээр тулгуурлан цахилгаан шүүлтүүрийг нэгтгэхдээ Чебышев ба Баттервортын сулралтын шинж чанарыг ойртуулахын давуу болон сул талуудыг ойлгох нь чухал юм. Давтамж хувиргах томъёог ашиглан ямар ч төрлийн шүүлтүүрийн (бага нэвтрүүлэх шүүлтүүр, өндөр нэвтрүүлэх шүүлтүүр, PPF) элементүүдийн параметрүүдийг хурдан тооцоолох чадвартай байх шаардлагатай.

15.2. Онолын товч мэдээлэл

Хэлхээний онолд бүтцийн болон параметрийн синтезийн тухай ярих нь заншилтай байдаг. Бүтцийн синтезийн гол ажил бол урьдчилан тодорхойлсон шинж чанарыг хангасан хэлхээний бүтцийг (топологи) сонгох явдал юм. Параметрийн синтезийн хувьд зөвхөн бүтэц нь мэдэгдэж байгаа хэлхээний элементийн параметр, төрлийг тодорхойлно. Цаашид бид зөвхөн параметрийн синтезийн талаар ярих болно.

Хоёр терминалын сүлжээг нэгтгэх үед оролтын эсэргүүцлийг ихэвчлэн эх үүсвэр болгон ашигладаг

Хэрэв функц өгөгдсөн бол дараахь нөхцөл хангагдсан тохиолдолд идэвхгүй хэлхээгээр хэрэгжиж болно: 1) тоологч ба хуваагч олон гишүүнтийн бүх коэффициент бодит ба эерэг; 2) бүх тэг ба туйлууд нь зүүн хагас хавтгайд эсвэл төсөөллийн тэнхлэгт байрладаг бөгөөд төсөөллийн тэнхлэг дээрх туйл ба тэг нь энгийн; эдгээр цэгүүд нь үргэлж бодит эсвэл нийлмэл хосолсон хосуудыг үүсгэдэг; 3) тоологч ба хуваагч олон гишүүнтүүдийн хамгийн дээд ба хамгийн бага зэрэг нь нэгээс илүүгүй ялгаатай байна. Синтезийн процедур нь хоёрдмол утгагүй, өөрөөр хэлбэл ижил оролтын функцийг хэд хэдэн аргаар хэрэгжүүлж болно гэдгийг тэмдэглэх нь зүйтэй.

Синтезжүүлсэн хоёр терминалын сүлжээний анхны бүтцийн хувьд Фостер хэлхээг ихэвчлэн ашигладаг бөгөөд эдгээр нь оролтын терминалуудтай харьцуулахад хэд хэдэн нарийн төвөгтэй эсэргүүцэл ба дамжуулалт, түүнчлэн Кауэр шаттай хэлхээтэй холбоотой цуваа эсвэл зэрэгцээ холболт юм.

Хоёр терминалын сүлжээг нэгтгэх арга нь өгөгдсөн оролтын функцийг дараалсан хялбаршуулсан цувралд хамруулахад суурилдаг. Энэ тохиолдолд үе шат бүрт нийлэгжсэн хэлхээний физик элементтэй холбоотой илэрхийлэл тодорхойлогддог. Хэрэв сонгосон бүтцийн бүх бүрэлдэхүүн хэсгүүд нь физик элементүүдээр тодорхойлогдвол синтезийн асуудал шийдэгдэнэ.

Дөрвөн портын сүлжээний синтез нь нам дамжуулалтын шүүлтүүрийн прототипийн онол дээр суурилдаг. Боломжит сонголтуудБага нэвтрүүлэх шүүлтүүрийн прототипийг Зураг дээр үзүүлэв. 15.1.

Шинж чанар нь ижил байдаг тул аль ч схемийг тооцоололд ашиглаж болно. Зураг дээрх тэмдэглэгээ. 15.1-д дараахь утгатай байна: – цуваа ороомгийн индукц буюу зэрэгцээ конденсаторын багтаамж; – генераторын эсэргүүцэл хэрэв , хэрэв генераторын дамжуулалт ; – ачааллын эсэргүүцэл , хэрэв эсвэл ачаалал дамжуулах чадвар , хэрэв .

Прототипийн элементүүдийн утгыг хэвийн болгож, таслах давтамж нь . Нормчилсан прототип шүүлтүүрээс эсэргүүцэл ба давтамжийн өөр түвшинд шилжих нь хэлхээний элементүүдийн дараах хувиргалтыг ашиглан хийгддэг.

;

.

Анхдагч тоотой утгууд нь нормчлогдсон прототипийг хэлдэг бол анхны тоогүй утгууд нь хувиргасан хэлхээг хэлдэг. Синтезийн анхны утга нь децибелээр илэрхийлэгдсэн ажлын чадлын бууралт юм.

, дБ,

– дотоод эсэргүүцэл ба emf бүхий генераторын хамгийн их хүч, – ачаалал дахь гаралтын чадал.

Ихэвчлэн давтамжийн хамаарлыг хамгийн хавтгай (Баттерворт) шинж чанараар ойртуулдаг (Зураг 15.2, А)

Хаана .

Таслах давтамжтай тохирох үйл ажиллагааны сулралтын хэмжээг ихэвчлэн 3 дБ-тэй тэнцүү сонгоно. Үүний зэрэгцээ. Параметр nидэвхтэй хэлхээний элементүүдийн тоотой тэнцүү бөгөөд шүүлтүүрийн дарааллыг тодорхойлно.

Үүнтэй төстэй баримт бичиг

Дамжуулах резонансын давтамжийн шүүлтүүрийн зорилго. Цуврал ба параллель хэлбэлзлийн хэлхээний элементүүд. Далай-давтамжийн шинж чанарыг ашиглан янз бүрийн хэлхээний давтамжийн шинж чанарын шинжилгээ. зурвасын LC шүүлтүүрийг тооцоолох жишээ.

курсын ажил, 2013/11/21 нэмэгдсэн


Өгөгдсөн генераторын давтамжийн тооцоо, үндэслэл. Судлагдсан шинж чанаруудын графикийг зурах. Дамжуулах коэффициентийн аналитик илэрхийллийн тодорхойлолт. Өгөгдсөн зогсолтын зурваст давтамж хоёр дахин өөрчлөгдөхөд дохионы сулралтыг тооцоол.

лабораторийн ажил, 2015.12.20 нэмэгдсэн


Рекурсив шүүлтүүрийн хөгжлийн үе шатуудын онцлог. Дурын давтамжийн ховилын шүүлтүүрийн онцлог, давтамжийн масштабын хэв гажилт. Рекурсив давтамжийн шүүлтүүрийн төрөл, тэг ба туйлыг байрлуулах аргын онцлог. Сонгогч шүүлтүүрүүдийн тодорхойлолт.

нийтлэл, 2018 оны 11/15-нд нэмэгдсэн


Сонгох шинж чанартай шугаман дөрвөлжин туйлын зорилгыг тодорхойлох. LC шүүлтүүрийн зурвасын тооцоо. Радио импульсийн далайцын спектрийг тодорхойлох. Дамжуулах шүүлтүүрт тавигдах шаардлагыг бүрдүүлэх. ARC шүүлтүүрийн шонгийн тооцоо.

курсын ажил, 2017-01-10 нэмэгдсэн


Импульсийн өргөн модуляц (PWM) бүхий давтамж хувиргагчийн (FC) гаралтын дохионы (хүчдэл ба гүйдэл) үндсэн гармоникийн дасан зохицох шүүлтүүр-ажиглагчийн синтез, үүнд дохионы ялгаа байхгүй. Шүүлтүүрийн шүүлтүүрийн шинж чанарыг сайжруулах.

нийтлэл, 2018.09.29 нэмэгдсэн


Дундаж нэрлэсэн шулуутгах гүйдэл, ачааллын эсэргүүцэл, шүүлтүүрийн тэгшитгэх коэффициентийг тодорхойлох. Богино залгааны гүйдлийн тооцоо. Цахилгааны хөгжил бүдүүвч диаграмхувиргагч Шүүлтүүрийн элемент ба диодыг тооцоолох, сонгох.

курсын ажил, 2013/01/24 нэмэгдсэн


Аналог шүүлтүүрийн үндсэн төрлүүдийн шинж чанар. Давтамж сонгох хэлхээний синтезийн асуудлыг судлах. Хамгийн бага шүүлтүүрийн дарааллыг сонгох. Micro-Cap програм хангамжийн багцыг ашиглан загварчлах. Ашиглалтын өсгөгчийг сонгох үндсэн зарчмуудын дүн шинжилгээ.

курсын ажил, 2015-01-21 нэмэгдсэн


Оролтын хүчдэлийн өсөлтөд хариу үйлдэл үзүүлэх гаралтын хүчдэлийн цаг хугацааны хамаарлын графикийг зурах. Өндөр дамжуулалтын шүүлтүүр ашиглан өндөр давтамжийн унтралтыг нөхөх. Хэлхээ сонгох, өсгөгчийн эсэргүүцлийн хэлхээний элементүүдийн тооцоо.

курсын ажил, 2015-01-26 нэмэгдсэн


Шулуутгагч, шүүлтүүрийн элемент, трансформаторын тооцоо. Соронзон хэлхээний төрлийг сонгох, сул зогсолтын хурдтай нийцэж байгаа эсэхийг шалгах. Ороомгийн утаснуудын хөндлөн огтлолын утгыг тодорхойлох, халаах төлөвт ороомог бүрийн эсэргүүцэл, хүчдэлийн алдагдлыг тодорхойлох.

туршилт, 2014 оны 03-р сарын 26-нд нэмэгдсэн


Шүүлтийн процессын онолын үндэс. Тогтмол шүүлтүүрийн орчин үеийн ангилал. Бөмбөрийн вакуум ажиллах зарчим. Шүүлтүүрийн бүсийн шаардагдах гадаргуугийн хэмжээг тооцоолох, каталогоос стандарт шүүлтүүр сонгох, тэдгээрийн тоог тодорхойлох.

n1.docx

дээд мэргэжлийн боловсрол

Омскийн улсын техникийн их сургууль

СХӨВИЙН ШИНЖИЛГЭЭ БА СИНТЕЗ
ЦАХИЛГААН ХЭЛХЭЭ
Удирдамж
курс дизайн болон CDS

Омскийн улсын техникийн их сургуулийн хэвлэлийн газар

2010
Эмхэтгэсэн I.V. Никонов

Удирдамжид радио инженерийн чухал аналог функциональ нэгжүүд болох цахилгаан шүүлтүүр ба өсгөгч бүхий цахилгаан хэлхээний синтез, дүн шинжилгээг танилцуулж байна. Оролтын цогцолбор үечилсэн дохионы спектр, түүнчлэн цахилгаан хэлхээний гаралтын дохиог (шугаман ажиллагааны горимд) шинжилдэг.

210401, 210402, 090104, 21030062 чиглэлийн өдрийн болон эчнээ ангийн “Хэлхээний онолын үндэс”, “Цахилгаан инженер, электроник” мэргэжлээр суралцаж буй оюутнуудад зориулагдсан.
Редакцийн болон хэвлэлийн зөвлөлийн шийдвэрээр хэвлэв
Омскийн улсын техникийн их сургууль

© GOU VPO "Омск муж

Техникийн их сургууль", 2010 он

1. Техникийн үзүүлэлтүүдийн шинжилгээ. Загварын үндсэн үе шат 5

2. Цахилгааны дизайны үндсэн зарчим, аргууд
шүүлтүүр 6

2.1. Шүүлтүүрийн дизайны үндэс 6

2.2. Онцлог шинж чанарт үндэслэн шүүлтүүрийг нэгтгэх арга зүй 11

2.3. Ашиглалтын параметр дээр үндэслэн шүүлтүүрийг нэгтгэх арга зүй 18

2.4. Цахилгаан шүүлтүүрийн эквивалент хэлхээний синтезийн жишээ 25

3. Тооцооллын үндсэн зарчим, үе шатууд цахилгаан диаграммөсгөгч
хүчдэл 26

3.1.Өсгөгчийн цахилгаан хэлхээг тооцоолох үндсэн зарчим 26

3.2. Цахилгаан хэлхээний өсгөгчийн хэлхээг тооцоолох жишээ
хоёр туйлт транзистор дээр 28

4. Спектрийн цогц шинжилгээний үндсэн зарчим, үе шатууд
тогтмол дохио 30

4.1. Зарчмууд спектрийн шинжилгээ 30

4.2. Спектрийн шинжилгээний тооцооны томъёо 31

4.3. Оролтын дохионы спектрийн шинжилгээний жишээ 32

5. Цахилгаан хэлхээний гаралтын дохионы шинжилгээ. Зөвлөмж
цахилгаан хэлхээний диаграмм боловсруулах тухай 33

5.1. Цахилгаан хэлхээгээр дамжих дохионы шинжилгээ 33

6. Агуулга, хэрэгжилт, хамгаалалтад тавигдах үндсэн шаардлага
курсын ажил 35

6.1. Хичээлийн дизайны даалгавар олгох журам, эцсийн хугацаа 35

6.3. Курсын ажлын (төсөл) график хэсгийн дизайн 36

6.4. Хамгаалалт курсын төслүүд(ажил) 38

Ном зүй 39

Хэрэглээ 40

Хавсралт А. Товчилсон үг, тэмдгийн жагсаалт 40

Хавсралт B. Шүүлтүүрийн нийлэгжилтэнд оруулах өгөгдөлд зориулсан сонголтууд 41

Хавсралт B. Өсгөгчийг тооцоолох анхны өгөгдлийн сонголтууд 42

Хавсралт D. Спектрийн шинжилгээнд оруулах өгөгдөлд зориулсан сонголтууд
дохио 43

Хавсралт E. Холболтын хэлхээний транзисторын параметрүүд
OE(OI) 45

Хавсралт E. Даалгаврын маягт 46

ТАНИЛЦУУЛГА
Цахилгаан инженерчлэл ба радио инженерийн хичээлүүдийн үндсэн ажил бол анализ, синтез юм цахилгаан хэлхээболон дохио. Эхний тохиолдолд гүйдэл, хүчдэл, дамжуулах коэффициент, спектрийг мэдэгдэж байгаа загвар, хэлхээ, төхөөрөмж, дохионы хувьд шинжилнэ. Синтезийн явцад урвуу асуудлыг шийддэг - аналитик ба хөгжүүлэлт график загваруудцахилгаан хэлхээ ба дохионы (схем). Хэрэв хийсэн тооцоолол, боловсруулалт нь зураг төсөл, технологийн баримт бичгийг үйлдвэрлэх, загвар, загвар гаргах зэргээр дууссан бол тухайн нэр томъёо. дизайн.

Анализ, синтезийн янз бүрийн асуудлыг авч үздэг дээд боловсролын байгууллагуудын радио инженерийн мэргэжлүүдийн анхны хичээлүүд бол "Цахилгаан хэлхээний онолын үндэс", "Цахилгаан инженер ба электроник" гэсэн хичээлүүд юм. Эдгээр хичээлүүдийн үндсэн хэсгүүд:

- шугаман эсэргүүцэлтэй цахилгаан хэлхээ, шугаман реактив цахилгаан хэлхээ, түүний дотор резонансын болон гальван бус холболттой хэлхээний тогтвортой байдлын шинжилгээ;

– цахилгаан хэлхээний давтамжийн нийлмэл шинж чанарын шинжилгээ;

– нарийн төвөгтэй үечилсэн нөлөөллөөр шугаман цахилгаан хэлхээний шинжилгээ;

– импульсийн нөлөөгөөр шугаман цахилгаан хэлхээний шинжилгээ;

– шугаман квадриполийн онол;

– шугаман бус цахилгаан хэлхээний шинжилгээ;

– шугаман цахилгаан шүүлтүүр, цахилгаан шүүлтүүрийн синтез.

Жагсаалтад орсон хэсгүүдийг танхимын хичээлийн үеэр судалдаг боловч хичээлийн загвар нь боловсролын үйл явцын чухал хэсэг юм. Курсын ажлын (төслийн) сэдэв нь судалж буй хэсгүүдийн аль нэгтэй тохирч, нарийн төвөгтэй байж болно, өөрөөр хэлбэл хичээлийн хэд хэдэн хэсгийг багтаасан эсвэл оюутны санал болгож болно.

Эдгээр удирдамж нь аналог цахилгаан хэлхээний синтез, анализын харилцан уялдаатай асуудлыг шийдвэрлэх шаардлагатай нарийн төвөгтэй курсын ажил (төсөл) дуусгах зөвлөмжийг авч үздэг.

1. ТЕХНИКИЙН ҮЗҮҮЛЭЛТИЙН ШИНЖИЛГЭЭ.
ЗОХИОН БАЙГУУЛАЛТЫН ҮНДСЭН ҮЕ шатууд
Цогц курсын ажил (төсөл) болгон эдгээр удирдамж нь цахилгаан шүүлтүүр, өсгөгч агуулсан цахилгаан хэлхээний цахилгааны эквивалент ба бүдүүвч диаграммыг боловсруулах, импульсийн генератор ба оролтын дохионы спектрийн шинжилгээг санал болгож байна. төхөөрөмжийн гаралт руу орох дохионы "дамжуулалт" -ын дүн шинжилгээ. Радио инженерчлэлд өргөн хэрэглэгддэг функциональ нэгжүүдийг боловсруулж, дүн шинжилгээ хийдэг тул эдгээр ажлууд нь чухал бөгөөд практик ач холбогдолтой юм.

Тооцоолол хийх шаардлагатай бүхэл төхөөрөмжийн цахилгаан бүтцийн диаграммыг Зураг 1-д үзүүлэв. Тооцооллын бие даасан хэсгүүдийн даалгаврын сонголтыг B, C, D хавсралтад өгсөн болно. Даалгаврын сонголтуудын тоо нь бүлгийн жагсаалтад байгаа оюутнуудын тоо, эсвэл сонголтын дугаар нь илүү төвөгтэй хэлбэрээр үүсдэг. Шаардлагатай бол оюутнууд бие даан тохируулах боломжтой нэмэлт шаардлагадизайн хийх, жишээлбэл, жин ба хэмжээ, фазын давтамжийн шинж чанарт тавигдах шаардлага болон бусад.

Генератор

импульс

Аналог цахилгаан шүүлтүүр

Аналог хүчдэлийн өсгөгч

Цагаан будаа. 1
Зураг 1-д гармоник хэлбэрийн оролт ба гаралтын цахилгаан хүчдэлийн цогц үр дүнтэй утгыг харуулав.

Хичээлийн дизайн хийх явцад дараахь асуудлуудыг шийдвэрлэх шаардлагатай.

A) аль ч аргыг ашиглан ижил төстэй цахилгаан хэлхээг нэгтгэх (боловсруулах), дараа нь ямар ч радио элемент ашиглан үндсэн цахилгаан хэлхээг бий болгох. Унтралт ба хүчдэлийн дамжуулалтын коэффициентийн тооцоог хийх, тооцооллыг графикаар харуулах;

B) аливаа радио элементийг ашиглан хүчдэлийн өсгөгчийн цахилгаан хэлхээний диаграммыг боловсруулах. дагуу өсгөгчийн тооцоог хийнэ DC, жижиг хувьсах дохионы горимд өсгөгчийн параметрүүдийг шинжлэх;

D) импульсийн үүсгүүрээс цахилгаан шүүлтүүр ба өсгөгчөөр дамжин өнгөрөх цахилгаан хүчдэлд дүн шинжилгээ хийж, гаралтын дохионы далайц ба фазын спектрийн графикаар шинжилгээг үзүүлнэ.

Энэ дарааллаар шаардлагатай тооцооллыг хийж, дараа нь тайлбар тэмдэглэлийн хэсэг хэлбэрээр зохион байгуулахыг зөвлөж байна. Тооцооллыг 5% -иас багагүй нарийвчлалтайгаар хийх ёстой. Төрөл бүрийн дугуйралтыг хийх, дохионы спектрийн ойролцоо дүн шинжилгээ хийх, тооцоолсон утгуудад нэрлэсэн утгаараа ойролцоо стандарт радио элементүүдийг сонгохдоо үүнийг анхаарч үзэх хэрэгтэй.

2.1. Шүүлтүүрийн дизайны үндсэн зарчим

2.1.1. Загварын үндсэн шаардлага

Цахилгаан шүүлтүүр нь давтамжаас хамааралтай нийлмэл цахилгаан дамжуулах коэффициент бүхий шугаман эсвэл хагас шугаман цахилгаан хэлхээ юм. Энэ тохиолдолд дамжуулах хоёр коэффициентийн дор хаяж нэг нь давтамжаас хамаарна: хүчдэл эсвэл гүйдэл. Хэмжээгүй дамжуулалтын коэффициентийн оронд децибелээр хэмжигддэг унтралт ()-ийг шүүлтүүрийн шинжилгээ, нийлэгжилтэд өргөн ашигладаг.

, (1)

Энд , , нь дамжуулах коэффициентүүдийн модулиуд (1-р томъёонд аравтын бутархай логарифмыг ашигладаг).

Унтралт () тэг рүү ойртож, нийт эрчим хүчний дамжуулалт () нэгдмэл байдалд ойртох давтамжийн хүрээг нэвтрүүлэх зурвас (BP) гэж нэрлэдэг. Мөн эсрэгээр нь давтамжийн хүрээ, эрчим хүчний дамжуулах коэффициент нь тэгтэй ойролцоо, унтралт нь хэдэн арван децибелтэй бол зогсоох зурвас (SB) байрладаг. Цахилгаан шүүлтүүрийн тухай тусгай ном зохиолд зогсох зурвасыг сулруулах зурвас эсвэл сулруулах зурвас гэж нэрлэдэг. PP ба PP хооронд шилжилтийн давтамжийн зурвас байдаг. Давтамжийн муж дахь нэвтрүүлэх зурвасын байршлаас хамааран цахилгаан шүүлтүүрийг дараахь төрлүүдэд ангилдаг.

LPF - бага нэвтрүүлэх шүүлтүүр, нэвтрүүлэх зурвас нь бага давтамжтай;

HPF - өндөр нэвтрүүлэх шүүлтүүр, нэвтрүүлэх зурвас нь өндөр давтамжтай;

PF - зурвасын шүүлтүүр, нэвтрүүлэх зурвас нь харьцангуй нарийн давтамжийн мужид байдаг;

RF нь ховилын шүүлтүүр бөгөөд зогсоох зурвас нь харьцангуй нарийн давтамжийн мужид байдаг.

Бодит цахилгаан шүүлтүүрийг янз бүрийн радио бүрэлдэхүүн хэсгүүдэд хийж болно: индуктор ба конденсатор, сонгомол өсгөгч төхөөрөмж, сонгомол пьезоэлектрик ба цахилгаан механик төхөөрөмж, долгион хөтлүүр болон бусад олон. Тодорхой радио бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн шүүлтүүрийг тооцоолох лавлах номууд байдаг. Гэсэн хэдий ч дараахь зарчим нь илүү түгээмэл байдаг: эхлээд хамгийн тохиромжтой LC элементүүдийг ашиглан эквивалент хэлхээг боловсруулж, дараа нь хамгийн тохиромжтой элементүүдийг ямар ч бодит радио бүрэлдэхүүн хэсэг болгон хувиргадаг. Энэхүү дахин тооцооллын дагуу цахилгаан хэлхээний диаграмм, элементүүдийн жагсаалтыг боловсруулж, стандарт радио бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг сонгох эсвэл шаардлагатай радио бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг бие даан зохион бүтээдэг. Ихэнх энгийн сонголтҮүнтэй төстэй тооцоо нь конденсатор ба индуктор бүхий реактив шүүлтүүрийн хэлхээний диаграммыг боловсруулах явдал юм, учир нь энэ тохиолдолд хэлхээний диаграм нь ижил төстэй байна.

Гэхдээ ийм ерөнхий бүх нийтийн тооцоотой байсан ч LC шүүлтүүрийн эквивалент хэлхээг нэгтгэх хэд хэдэн өөр аргууд байдаг.

- ижил G-, T-, U хэлбэрийн нэгжүүдээс зохицуулалттай горимд синтез хийх. Энэ аргыг мөн шинж чанарын параметрийн синтез буюу "k" шүүлтүүрийн синтез гэж нэрлэдэг. Давуу тал: энгийн тооцооны томъёо; нэвтрүүлэх зурвас () дахь тооцоолсон сулралтыг (унтраах тэгш бус байдал) тэгтэй тэнцүү авна. Алдаа: Энэхүү синтезийн арга нь янз бүрийн ойролцоо тооцооллыг ашигладаг боловч үнэн хэрэгтээ энэ нь нэвтрүүлэх зурвасыг бүхэлд нь тохируулах боломжгүй юм. Тиймээс, энэ аргаар тооцоолсон шүүлтүүрүүд нь гурван децибелээс илүү нэвтрүүлэх зурвасын сулралтай байж болно;

- олон гишүүнт синтез. Энэ тохиолдолд шаардлагатай эрчим хүчний дамжуулалтын коэффициентийг олон гишүүнтээр ойролцоолсон, өөрөөр хэлбэл бүх хэлхээг нэгтгэж, бие даасан холбоосууд биш юм. Энэ аргыг үйл ажиллагааны параметрийн дагуу синтез гэж нэрлэдэг, эсвэл нормчлогдсон бага дамжуулалтын шүүлтүүрийн лавлах номны дагуу синтез гэж нэрлэдэг. Лавлах номыг ашиглахдаа шүүлтүүрийн дарааллыг тооцоолж, даалгаврын шаардлагад нийцсэн бага нэвтрүүлэх шүүлтүүрийн хэлхээг сонгоно. Давуу тал: тооцоололд радио элементийн параметрүүдийн боломжит зөрчил, хазайлтыг харгалзан үзэхэд бага дамжуулалтын шүүлтүүрийг бусад төрлийн шүүлтүүр болгон хувиргах боломжтой. Алдаа: лавлах ном хэрэглэх шаардлагатай эсвэл тусгай хөтөлбөрүүд;

- импульсийн тусламжтайгаар синтез эсвэл түр зуурын шинж чанарууд. Төрөл бүрийн интеграл хувиргалтаар (Фурье, Лаплас, Карсон гэх мэт) цахилгаан хэлхээний цаг ба давтамжийн шинж чанаруудын хоорондын хамаарал дээр үндэслэсэн. Жишээлбэл, импульсийн хариу () нь шууд Фурье хувиргалтыг ашиглан дамжуулах хариу () хэлбэрээр илэрхийлэгдэнэ:

Энэ арга нь янз бүрийн хөндлөн шүүлтүүрүүдийг (сааталтай шүүлтүүрүүд), жишээлбэл дижитал, акустоэлектроникийн синтезд ашиглах боломжийг олсон бөгөөд үүнд давтамжийн шинж чанараас илүү импульсийн шинж чанарт суурилсан цахилгаан хэлхээг боловсруулах нь илүү хялбар байдаг. IN курсын ажилШүүлтүүрийн хэлхээг боловсруулахдаа шинж чанар эсвэл үйл ажиллагааны параметр дээр үндэслэн синтезийн аргыг ашиглахыг зөвлөж байна.

Тиймээс цахилгаан шүүлтүүрийн синтезтэй холбоотой ажилд аль нэг аргыг ашиглан хамгийн тохиромжтой реактив элементүүдийг ашиглан цахилгааны эквивалент хэлхээг, дараа нь аливаа бодит радио элементүүдийг ашиглан үндсэн цахилгаан хэлхээг боловсруулах шаардлагатай.

Цахилгаан шүүлтүүрийн нийлэгжилтийн талаархи хичээлийн дизайны даалгаварт (Хавсралт Б) дараахь өгөгдлийг өгч болно.

– синтезжүүлсэн шүүлтүүрийн төрөл (LPF, HPF, PF, RF);

– – нэвтрүүлэх зурваст шүүлтүүрийг бүрэн буюу хэсэгчлэн тохируулах шаардлагатай гадаад хэлхээний идэвхтэй эсэргүүцэл;

– – шүүлтүүр нэвтрүүлэх зурвасын таслах давтамж;

– – шүүлтүүрийг зогсоох зурвасын таслах давтамж;

– – шүүлтүүрийн дундаж давтамж (PF ба RF-ийн хувьд);

– – нэвтрүүлэх зурвас дахь шүүлтүүрийн сулрал (дахиж байхгүй);

– – зогсоох зурвас дахь шүүлтүүрийг сулруулах (багагүй);

– – PF эсвэл RF нэвтрүүлэх зурвас;

– – зогсоох зурвасын PF эсвэл RF;

– – нам дамжуулалтын шүүлтүүрийн квадратын коэффициент, өндөр дамжуулалтын шүүлтүүр;

– – квадратын коэффициент PF, RF.

Шаардлагатай бол оюутнууд нэмэлт өгөгдөл эсвэл дизайны шаардлагыг бие даан сонгох боломжтой.

2.1.2. Нормчилол ба давтамжийн хувиргалт

Шүүлтүүрийн эквивалент ба хэлхээний диаграммыг нэгтгэхдээ хэвийн байдал, давтамжийн хувиргалтыг ашиглах нь зүйтэй. Энэ нь янз бүрийн төрлийн тооцооллын тоог бууруулж, бага дамжуулалтын шүүлтүүрийг үндэс болгон синтез хийх боломжийг олгоно. Норматив нь дараах байдалтай байна. Шүүлтүүрүүд нь өгөгдсөн ажлын давтамж ба ачааллын эсэргүүцэлд зориулж загварчлахын оронд хэвийн ачаалал болон хэвийн давтамжид зориулагдсан байдаг. Давтамжийг хэвийн болгох нь дүрмийн дагуу давтамжтай харьцуулахад хийгддэг. . Ингэж хэвийн болгосноор давтамж нь , давтамж нь . Хэвийн байдалд оруулахдаа эхлээд нормчлогдсон элемент бүхий эквивалент хэлхээг боловсруулж, дараа нь эдгээр элементүүдийг хэвийн бус хүчин зүйл ашиглан тогтоосон шаардлагад нийцүүлэн дахин тооцоолно.

Цахилгаан хэлхээний нийлэгжилтэнд нормчлолыг ашиглах боломж нь цахилгаан хэлхээний шаардлагатай дамжуулах шинж чанарын төрөл нь энэ ажиллагааны явцад өөрчлөгддөггүй, зөвхөн бусад (хэвийн) давтамж руу шилждэгтэй холбоотой юм.

Жишээлбэл, 2-р зурагт үзүүлсэн хүчдэл хуваагч хэлхээний хувьд хүчдэлийн дамжуулалтын коэффициент нь өгөгдсөн радио элементүүд болон үйл ажиллагааны давтамжийн хувьд ижил байна - хэвийн болгох хүчин зүйлийг ашиглах үед хэвийн утгын хувьд.

Цагаан будаа. 2

Нормативгүйгээр:

, (5)

стандартчилалтай:

. (6)
Илэрхийлэлд (6), дотор ерөнхий тохиолдол, хэвийн болгох хүчин зүйлүүд нь дурын бодит тоо байж болно.

Давтамжийн хувиргалтын нэмэлт хэрэглээ нь өндөр дамжуулалтын шүүлтүүр, шүүлтүүр шүүлтүүр, RF шүүлтүүрийн синтезийг ихээхэн хялбаршуулах боломжийг олгодог. Тиймээс давтамж хувиргах үед өндөр дамжуулалтын шүүлтүүр синтезийн санал болгож буй дараалал нь дараах байдалтай байна.

– өндөр нэвтрүүлэх шүүлтүүрт тавигдах график шаардлагыг хэвийн болгосон (хэвчилсэн давтамжийн тэнхлэгийг нэвтрүүлсэн);

– сулруулах шаардлагуудын давтамжийн хувиргалт нь давтамжийн хувирлын улмаас хийгддэг:

– стандартчилагдсан элемент бүхий нам дамжуулалтын шүүлтүүрийг зохион бүтээсэн;

– Бага нэвтрүүлэх шүүлтүүрийг хэвийн элемент бүхий өндөр нэвтрүүлэх шүүлтүүр болгон хувиргадаг;

– (3), (4) томъёоны дагуу элементүүдийг хэвийн бусаар арилгана.

- PF-ийн график шаардлагыг тэдгээрийн зурвасын өргөн ба саатлын тэгш байдлын үндсэн дээр нам дамжуулалтын шүүлтүүрт тавигдах шаардлагаар сольсон;

- бага нэвтрүүлэх шүүлтүүрийн хэлхээг нэгтгэсэн;

– урвуу давтамжийн хувиргалтыг резонансын хэлхээ үүсгэхийн тулд нам дамжуулалтын шүүлтүүрийн салбаруудад нэмэлт реактив элементүүдийг оруулах замаар зурвасын шүүлтүүрийн хэлхээг олж авахад ашигладаг.

– RF-ийн график шаардлагыг тэдгээрийн зурвасын өргөн ба саатлын тэгш байдлын үндсэн дээр өндөр дамжуулалтын шүүлтүүрт тавигдах шаардлагаар сольсон;

– өндөр дамжуулалтын шүүлтүүрийн хэлхээг шууд эсвэл прототип нам дамжуулалтын шүүлтүүр ашиглан нэгтгэдэг;

– өндөр нэвтрүүлэх шүүлтүүрийн салбаруудад нэмэлт реактив элементүүдийг оруулснаар өндөр дамжуулалтын шүүлтүүрийн хэлхээг ховилын шүүлтүүрийн хэлхээнд хувиргадаг.

2.2. Шүүлтүүрийн синтезийн техник

2.2.1. Онцлог параметрийн дагуу синтезийн үндсэн зарчим

Энэхүү синтезийн аргын тооцоолсон үндсэн хамаарлын үндэслэл нь дараах байдалтай байна.

Шугаман дөрвөн портын сүлжээг авч үзсэн бөгөөд үүнийг тодорхойлохын тулд параметрийн системийг ашигладаг.

дөрвөлжин туйлын оролтын хүчдэл ба гүйдэл хаана байна, мөн дөрвөлжин туйлын гаралтын хүчдэл ба гүйдэл хаана байна.

Дурын (тохирсон эсвэл тохирохгүй) горимд дамжуулах коэффициентийг дараахь байдлаар тодорхойлно.

ачааллын эсэргүүцэл хаана байна (ерөнхий тохиолдолд, цогцолбор).

Дурын горимын хувьд дамжуулах тогтмол (), унтралт (), үе шат () -ийг нэвтрүүлсэн:

. (11)

бус өд суларч өгсөн байна
, (12)

мөн децибелээр - илэрхийллээр

Тохиромжгүй горимд дөрвөн порттой сүлжээний оролт, гаралт, дамжуулалтын шинж чанарыг үйлдлийн параметрүүд, тохирох горимд - шинж чанарын параметрүүд гэж нэрлэдэг. Өгөгдсөн үйлдлийн давтамж дахь тохирох оролт ба гаралтын эсэргүүцлийн утгыг дөрвөн портын тэгшитгэлээс (8) тодорхойлно.

Тохиромжтой горимд (14), (15) илэрхийллийг харгалзан шинж чанарын дамжуулалтын тогтмолыг тодорхойлно.

Гиперболын функцүүдийн хамаарлыг харгалзан үзэх

, (17)

(18)

Тохиромжтой горимын шинж чанарын параметрүүд ба цахилгаан хэлхээний элементүүд (параметрүүд) хоорондын хамаарлыг тодорхойлно. Илэрхийлэл нь иймэрхүү харагдаж байна

Илэрхийлэл (19), (20) нь дурын шугаман хоёр порт сүлжээний тохирох горимыг тодорхойлдог. Зураг 3-т дурын диаграммыг үзүүлэв
L хэлбэрийн холбоос, параметрүүдийг (8) илэрхийллийн дагуу тодорхойлно.

Цагаан будаа. 3

L хэлбэрийн холбоосыг тууштай оруулснаар (19), (20) илэрхийлэлүүдийг дараах хэлбэрт шилжүүлнэ.

, (21)

. (22)

Хэрэв L хэлбэрийн хэлхээний уртааш ба хөндлөн салбарууд нь өөр өөр төрлийн реактив элементүүдийг агуулдаг бол хэлхээ нь цахилгаан шүүлтүүр юм.

Энэ тохиолдолд (21), (22) томъёоны дүн шинжилгээ нь шинж чанарын параметрүүд дээр үндэслэн шүүлтүүрийг нэгтгэх аргыг олж авах боломжийг олгодог. Энэ техникийн үндсэн заалтууд:

Шүүлтүүр нь каскад холбогдсон, нэвтрүүлэх зурваст өөр хоорондоо болон гадаад ачаалалтай таарч тохирсон ижил холбоосуудаас (жишээлбэл, G хэлбэрийн холбоосууд) хийгдсэн;

– шүүлтүүрийг бүх нэвтрүүлэх зурваст нийцтэй гэж үздэг тул нэвтрүүлэх зурвас дахь унтралт () тэгтэй тэнцүү байна;

- тохирох горимд шаардлагатай гадаад идэвхтэй эсэргүүцлийн утгыг () ойролцоо томъёоны дагуу L хэлбэрийн холбоосын "салбар" -ын эсэргүүцлээр тодорхойлно.

– нэвтрүүлэх зурвасын таслах давтамж () нь нөхцөл байдлаас тодорхойлогдоно

– Зогсоолын () таслах давтамж дахь холбоосын сулралтыг () томъёогоор (децибелээр) тодорхойлно.

; (25)

- Каскад хэлбэрээр холбогдсон ижил G холбоосын тоог дараах илэрхийллээр тодорхойлно.

2.2.2. Бага нэвтрүүлэх шүүлтүүр (LPF) синтезийн дараалал
шинж чанарын үзүүлэлтүүдийн дагуу

Тооцооллын томъёог эдгээр удирдамжийн 2.2.1-д заасан шинж чанарын үзүүлэлтүүд дээр үндэслэн синтезийн аргачлалын үндсэн заалтуудаас авсан болно. Ялангуяа холбоосын элементүүдийн утгыг тодорхойлох томъёог (27), (28) (23), (24) илэрхийллээс авсан болно. Онцлог шинж чанаруудаас синтез хийхдээ бага дамжуулалтын шүүлтүүр ба өндөр дамжуулалтын шүүлтүүрийг тооцоолох дараалал дараах байдалтай байна.

A) шүүлтүүрийн G-хэсгийн хамгийн тохиромжтой индукц ба багтаамжийн утгыг ачаалал ба генераторын эсэргүүцлийн өгөгдсөн утгууд болон нэвтрүүлэх зурвасын таслах давтамжийн утга дээр үндэслэн тооцоолно.

ачаалал ба генераторын эсэргүүцлийн утгууд хаана байна, мөн нэвтрүүлэх зурвасын хязгаарын давтамжийн утга. Сунгах шаардлагын график ба L хэлбэрийн нам дамжуулалтын шүүлтүүрийн холбоосын диаграммыг Зураг 4-т үзүүлэв. а, б. Зураг дээр 5 а, бунтралтад тавигдах шаардлага ба L хэлбэрийн өндөр дамжуулалтын шүүлтүүр хэсгийн диаграммыг өгсөн болно.

Цагаан будаа. 4

Цагаан будаа. 5

б) холбоосын сулралтыг () квадратын коэффициентийн () заасан утгад үндэслэн зогсоох зурвасын () таслах давтамж дээр децибелээр тооцоолно. Бага нэвтрүүлэх шүүлтүүрийн хувьд:

Өндөр дамжуулалтын шүүлтүүрийн хувьд:

. (30)

Томъёо (29), (30) ашиглан тооцоолохдоо натурал логарифмыг ашиглана;

B) (26) томъёоны дагуу холболтын тоог ()-ийг зогсоох зурвасын хил дээрх баталгаатай сулралтын өгөгдсөн утгад тооцно.

Утга нь хамгийн ойрын бүхэл тоо хүртэл дугуйрсан;

D) шүүлтүүрийн унтралтыг зогсоох зурвас дахь хэд хэдэн давтамжийн утгын хувьд децибелээр тооцдог (дулааны алдагдлыг тооцохгүйгээр нэвтрүүлэх зурвас дахь тооцоолсон бууралтыг энэ аргаар тэгтэй тэнцүү гэж үзнэ). Бага нэвтрүүлэх шүүлтүүрийн хувьд:

. (31)

Өндөр дамжуулалтын шүүлтүүрийн хувьд:

; (32)
д) дулааны алдагдлыг шинжилнэ (). Бага давтамжийн прототип ашиглан дулааны алдагдлыг тооцоолохын тулд бодит индукторын эсэргүүцлийн эсэргүүцлийг эхлээд чанарын хүчин зүйлийн () бие даан сонгосон утгуудын давтамжаар тодорхойлно. Ирээдүйд цахилгаан хэлхээний диаграммд хамгийн тохиромжтой индукцын оронд индукцийг нэвтрүүлэх болно (конденсаторыг илүү чанартай гэж үздэг бөгөөд тэдгээрийн эсэргүүцлийн алдагдлыг тооцохгүй). Тооцооллын томъёо:

. (34)

Дулааны алдагдлыг харгалзан децибел дэх шүүлтүүрийн сулралтыг дараахь байдлаар тодорхойлно.

ба хүчдэлийн дамжуулалтын коэффициентийн модулийг () шүүлтүүрийн сулралтай холбосон хамаарлаас тодорхойлно.

E) (35), (36) томъёог ашиглан тооцооллын үр дүнд үндэслэн нам дамжуулалтын шүүлтүүр эсвэл өндөр дамжуулалтын шүүлтүүрийн хүчдэлийн дамжуулалтын коэффициентийн сулрал ба модулийн графикийг зурсан;

G) радио элементүүдийн лавлах номыг ашиглан цахилгаан хэлхээний диаграмм болон бүхэл бүтэн цахилгаан хэлхээний элементүүдийн жагсаалтыг боловсруулахад хамгийн тохиромжтой элементүүдэд хамгийн ойр стандарт конденсатор ба индукторуудыг сонгоно. Шаардлагатай үнэлгээний стандарт индуктор байхгүй бол тэдгээрийг өөрөө боловсруулах шаардлагатай болно. Зураг 6-д тооцоолоход шаардлагатай нэг давхарга ороомогтой энгийн цилиндр ороомгийн үндсэн хэмжээсийг харуулав.
Цагаан будаа. 6

Ферросоронзон цөм (феррит, карбонил төмөр) бүхий ийм ороомгийн эргэлтийн тоог илэрхийлэлээс тодорхойлно.

эргэлтийн тоо хаана байна, үнэмлэхүй соронзон нэвчилт, үндсэн материалын харьцангуй соронзон нэвчилт,
ороомгийн урт, , хаана ороомгийн суурийн радиус.
2.2.3. PF (RF) синтезийн дараалал
шинж чанарын үзүүлэлтүүдийн дагуу

Зураг дээр 7 а, бболон 8 а, бСунгах шаардлагын графикууд ба хамгийн энгийн L хэлбэрийн холбоосыг туузан дамжуулалт ба ховилын шүүлтүүрт тус тус үзүүлэв.
Цагаан будаа. 7

Цагаан будаа. 8

Ижил нэвтрүүлэх зурвас ба саатлын зурвас бүхий прототип шүүлтүүрийн тооцоог ашиглан PF ба RF-ийг нэгтгэхийг зөвлөж байна. PF-ийн хувьд прототип нь бага дамжуулалтын шүүлтүүр, RF-ийн хувьд өндөр дамжуулалтын шүүлтүүр юм. Синтезийн үйл явц дараах байдалтай байна.

A) синтезийн эхний үе шатанд давтамжийн хувиргалтыг ашигладаг бөгөөд үүнд PF-ийн унтралтад тавигдах график шаардлагыг нам дамжуулалтын шүүлтүүрийн унтралт, RF-ийн унтралтад тавигдах график шаардлагыг өндөр дамжуулалтын шүүлтүүрийн бууралтын шаардлага болгон хувиргадаг. :

B) өмнө нь хэлэлцсэн бага дамжуулалтын шүүлтүүр ба өндөр дамжуулалтын шүүлтүүрийн синтезийн аргын дагуу (a-f цэгүүд).
зүйл 2.2.2) цахилгаан хэлхээг боловсруулж байгаа бөгөөд энэ нь PF-ийн синтезийн бага дамжуулалтын шүүлтүүр эсвэл RF-ийн синтезийн өндөр дамжуулалтын шүүлтүүртэй тэнцэх болно. Бага нэвтрүүлэх шүүлтүүр эсвэл өндөр нэвтрүүлэх шүүлтүүрийн хувьд унтралт ба хүчдэлийн дамжуулалтын коэффициентийн графикийг зурсан болно;

C) нэмэлт реактив элементүүдийг холбосноор уртын салаа цуваа хэлбэлзлийн хэлхээнд, хөндлөн салбаруудыг зэрэгцээ хэлбэлзлийн хэлхээнд хувиргаснаар нам дамжуулалтын шүүлтүүрийн хэлхээг туузан дамжуулагч шүүлтүүрийн хэлхээнд хувиргадаг. Өндөр дамжуулалтын шүүлтүүрийн хэлхээг нэмэлт реактив элементүүдийг холбох замаар уртааш салбаруудыг параллель хэлбэлзлийн хэлхээнд, хөндлөн салаануудыг цуваа хэлбэлзлийн хэлхээнд хувиргаснаар ховилын шүүлтүүрийн хэлхээнд хувиргадаг. Бага нэвтрүүлэх шүүлтүүрийн (LPF) салбар бүрийн нэмэлт реактив элементүүдийг туузан дамжуулагч эсвэл ховилын шүүлтүүрийн өгөгдсөн дундаж давтамжийн утга () болон бага дамжуулалтын мөчрүүдийн реактив элементүүдийн тооцоолсон утгуудаар тодорхойлно. резонансын хэлхээний мэдэгдэж буй илэрхийллийг ашиглан нэвтрүүлэх шүүлтүүр (LPF):

D) PF эсвэл RF хэлхээний хувьд конденсатор ба индукторыг эдгээр удирдамжийн 2.2.2 (g зүйл) өмнө авч үзсэн аргачлалыг ашиглан радио элементийн лавлах номноос боловсруулсан эсвэл сонгосон;

E) нам дамжуулалтын шүүлтүүрийн (LPF) сулрал ба хүчдэлийн дамжуулалтын коэффициентийг эдгээр шүүлтүүрүүдийн давтамж хоорондын хамаарлын дагуу PF (RF) график болгон хувиргадаг. Жишээлбэл, бага нэвтрүүлэх шүүлтүүрийг PF график болгон хөрвүүлэхийн тулд:

, (41)

зурвасын шүүлтүүрийн дундаж давтамжаас дээгүүр ба доогуур давтамжууд хаана байна. Ижил томьёо ашиглан өндөр нэвтрүүлэх шүүлтүүрийн графикуудыг ховилын шүүлтүүрийн график болгон хувиргадаг.

2.3. Үйл ажиллагааны параметр дээр үндэслэн шүүлтүүрийг нэгтгэх арга зүй

2.3.1. Үйл ажиллагааны параметр дээр суурилсан синтезийн үндсэн зарчим
(олон гишүүнт синтез)

Энэхүү синтезийн аргад шинж чанарын параметрүүдийг ашиглан синтез хийхтэй адил зохион бүтээж буй шүүлтүүрийн төрөлд тавигдах шаардлагыг тодорхойлсон болно. идэвхтэй эсэргүүцэлнэвтрүүлэх болон зогсоох зурвас дахь ачаалал, унтралт эсвэл цахилгаан дамжуулах харьцаа. Гэсэн хэдий ч шүүлтүүрийн оролт ба гаралтын эсэргүүцэл нь нэвтрүүлэх зурваст өөр өөр байдаг гэдгийг харгалзан үздэг. Үүнтэй холбогдуулан шүүлтүүрийг үл нийцэх горимд, өөрөөр хэлбэл үйл ажиллагааны параметрүүдийн дагуу нэгтгэдэг бөгөөд энэ нь шаардлагаар эх өгөгдөлд тусгагдсан байдаг. Энэ арга нь аль ч төрлийн нам дамжуулалтын шүүлтүүр - прототип (бага нэвтрүүлэх шүүлтүүр) -ийн заавал тооцоолох тооцоонд суурилдаг. Тооцооллыг хэвийн болгох () болон давтамжийн хувиргалтыг ашигладаг.

Эквивалент шүүлтүүрийн хэлхээг бие даасан ижил холбоосуудаас биш, харин бүхэлд нь нэг дор, ихэвчлэн гинжний бүтцийн хэлхээ хэлбэрээр боловсруулдаг. Зураг 9-д нам дамжуулалтын шүүлтүүрийн U хэлбэрийн гинжин хэлхээний дүрсийг, 10-р зурагт стандартын бус элементүүдтэй ижил шүүлтүүрийн T хэлбэрийн хэлхээг үзүүлэв.

Цагаан будаа. 9

Цагаан будаа. 10

Энэхүү синтезийг үндэслэсэн тооцооллын үндсэн үе шатууд нь дараах байдалтай байна.

A) ойролцоо - солих график шаардлагааналитик илэрхийллээр эрчим хүчний дамжуулалтын коэффициент, жишээлбэл, бодит реактив шүүлтүүрийн давтамжийн шинж чанарын томьёотой тохирч буй хүчин чадал дахь олон гишүүнтүүдийн харьцаа;

B) давтамжийн шинж чанарыг бүртгэх операторын хэлбэрт шилжих (хүч дамжуулах коэффициентийг ойролцоолсон аналитик илэрхийлэлд хувьсагчийг хувьсагчаар солих);

B) шүүлтүүрийн цахилгаан дамжуулах коэффициент, тусгалын коэффициент ба оролтын эсэргүүцлийн хоорондын хамаарлыг ашиглан шүүлтүүрийн оролтын эсэргүүцлийн илэрхийлэл рүү шилжих:

Илэрхийлэлд (44) зөвхөн нэг тусгалын коэффициентийг ашигладаг бөгөөд энэ нь тогтвортой цахилгаан хэлхээнд нийцдэг (энэ коэффициентийн туйлууд эерэг бодит хэсэг байхгүй);

D) (44)-аас олж авсан оролтын эсэргүүцлийн аналитик илэрхийлэлийг бутархайн нийлбэр эсвэл үргэлжилсэн бутархай болгон задлах, хэлхээ ба элементийн эквивалент утгыг авах.

Практик хөгжилд олон гишүүнт синтезийг ихэвчлэн шүүлтүүрийн лавлах ном ашиглан хийдэг бөгөөд үүнд тооцооллыг хийдэг. энэ аргасинтез. Лавлах номууд нь ойролцоогоор функц, эквивалент хэлхээ, нам дамжуулалтын шүүлтүүрийн хэвийн элементүүдийг өгдөг. Ихэнх тохиолдолд Баттерворт ба Чебышевын олон гишүүнтүүдийг ойролцоолсон функц болгон ашигладаг.

Баттервортийн ойролцоолсон функц бүхий нам дамжуулалтын шүүлтүүрийн унтралтыг дараах илэрхийлэлээр тодорхойлно.

шүүлтүүрийн дараалал хаана байна (эквивалент шүүлтүүрийн хэлхээний реактив элементүүдийн тоотой тэнцүү эерэг бүхэл тоо).

Шүүлтүүрийн дарааллыг илэрхийллээр тодорхойлно

Хүснэгт 1, 2-т бага дамжуулалтын шүүлтүүрийн янз бүрийн дарааллаар тооцоолсон Баттервортийн ойролцоолсон реактив элементүүдийн утгыг харуулав (Зураг 9, 10-тай төстэй хэлхээний хувьд).

Хүснэгт 1

U хэлбэрийн хэлхээний Баттерворт нам нэвтрүүлэх шүүлтүүрийн хэвийн элементүүдийн утгууд

ОХУ-ын Боловсрол, шинжлэх ухааны яам

Бийскийн технологийн дээд сургууль (салбар)

төрийн боловсролын байгууллага

дээд мэргэжлийн боловсрол

"Алтайн улсын техникийн их сургууль

тэд. I.I. Ползунов"
Р.Г. Гареева
шугаман давтамжийн шүүлтүүрийн синтез

Бийск

Алтай улсын техникумын хэвлэлийн газар

нэрэмжит их сургууль I.I. Ползунова

UDC 621.372.54(076.5)

Шүүмжлэгч: Александрович В.М., Ph.D,

тэнхимийн дэд профессор IUS BTI AltSTU

Гареева, Р.Г.

ХАМТ
G 20
Шугаман давтамжийн шүүлтүүрийн синтез: "Хэмжих дохиог хувиргах" чиглэлээр лабораторийн ажил гүйцэтгэх арга зүйн зөвлөмж / R.G. Гареева; Alt. муж технологи. Их сургууль, BTI. – Бийск: Алт хэвлэлийн газар. муж технологи. Их сургууль, 2011. – 21 х.

Арга зүйн зөвлөмжүүд нь цахилгаан шүүлтүүр, тэдгээрийн төрөл, үндсэн шинж чанаруудын талаархи онолын мэдээллийн товч тоймыг агуулдаг. Үргэлжилсэн бага дамжуулалттай Баттерворт төрлийн шүүлтүүрүүд ба тэдгээрийн үндсэн дээр - зурвасын шүүлтүүр ба өндөр дамжуулалтын шүүлтүүрүүдийг нэгтгэх асуудлыг нарийвчлан авч үзсэн болно.

UDC 621.372.54(076.5)

Шалгаж, зөвшөөрсөн

МХЕГ-ын хэлтсийн хурал дээр.

2010 оны 12 дугаар сарын 30-ны өдрийн 10 дугаар протокол

© Гареева Р.Г., 2011

BTI AltSTU, 2011

ОНОЛЫН 1 ХЭСЭГ

1.1 Цахилгаан шүүлтүүр

Шүүлтүүр буюу шүүлт нь өргөн хэрэглэгддэг, хэрэглэгддэг технологийн процесс юм.

Цахилгаан шүүлтүүр Эдгээр нь цахилгаан хэлхээнд багтсан бөгөөд тодорхой давтамжийн гүйдэл эсвэл хүчдэлийг дамжуулах, бусад давтамжийн гүйдэл эсвэл хүчдэлийг бууруулах зориулалттай төхөөрөмжүүд юм. Цахилгаан шүүлтүүрийг индуктор, конденсатор, резистороор хийдэг.

Шүүлтүүрийн онолыг ихэвчлэн бие биетэйгээ нягт холбоотой хоёр өргөн хүрээнд хуваадаг - анализ ба синтез. Шинжилгээний даалгавар бол бүтцийг урьдчилан тодорхойлсон цахилгаан системийн гадаад ба дотоод шинж чанарыг, жишээлбэл, хэлхээний диаграм хэлбэрээр олох явдал юм. Синтезийн даалгавар нь бүрэн эсрэгээрээ байдаг - давтамжийн хүчдэл дамжуулах коэффициент, оролт эсвэл гаралтын эсэргүүцэл гэх мэт гадаад шинж чанарыг мэддэг гэж үздэг. Энэ шинж чанарыг хэрэгжүүлэх хэлхээний бүтцийг олох шаардлагатай.

Шинжилгээнээс ялгаатай нь гинжин синтез нь ихэвчлэн хоёрдмол утгатай процедур юм. Иймд ижил шинж чанартай олон бүтцийн дотроос тодорхой утгаараа оновчтойг нь олох хэрэгтэй. Тиймээс нийлэгжсэн хэлхээ нь хамгийн бага боломжит тооны элементүүдийг агуулсан байхыг үргэлж хүсдэг. Ихэнх тохиолдолд хэлхээ нь түүнд орсон элементүүдийн утгыг сонгоход мэдрэмжгүй байх шаардлагатай байдаг.

Элементүүдийн үүсгэсэн шугаман квадриполууд болох давтамжийн шүүлтүүрийг нэгтгэх хамгийн энгийн асуудлыг авч үзье. Л, ХАМТТэгээд Р. Бүх тохиолдолд синтезийн анхны өгөгдлийг далайц-давтамжийн шинж чанараар тодорхойлно.

1.2 Цахилгаан шүүлтүүрийн төрөл

Дараах төрлийн шүүлтүүрүүдийг ялгадаг.

1) Бага нэвтрүүлэх шүүлтүүрүүд (LPF). Ийм төхөөрөмжүүдийн гол зорилго нь давтамж нь өгөгдсөн хязгаарын давтамжаас хэтрэхгүй дохиог хамгийн бага унтарсан гаралт руу дамжуулах явдал юм. шүүлтүүрийг таслах давтамж . Илүү ихтэй дохио өндөр давтамжуудмэдэгдэхүйц сулрах ёстой.

Таслах давтамжтай бага нэвтрүүлэх шүүлтүүрийн хувьд хамгийн тохиромжтой далайцын давтамжийн хариу урвалыг (AFC) томъёогоор тодорхойлно.

Мөн 1-р зурагт үзүүлэв.

Зураг 1 – Бага нэвтрүүлэх шүүлтүүр

2) Өндөр нэвтрүүлэх шүүлтүүрүүд (HPF). Өндөр дамжуулалтын шүүлтүүрийн гол зорилго нь давтамж нь өгөгдсөн хязгаарын давтамжаас хэтрээгүй дохионы хамгийн их унтрах, түүнээс дээш давтамжтай дохионы хамгийн бага унтрах явдал юм (Зураг 2).

Зураг 2 – Өндөр нэвтрүүлэх шүүлтүүр

3) Bandpass шүүлтүүрүүд (PF). Bandpass шүүлтүүр нь давтамжийн ойролцоо тодорхой зурваст байгаа давтамжтай дохиог дамжуулах ёстой , дуудсан нэвтрүүлэх зурвасын төвийн давтамж , эсвэл хэд хэдэн давтамж
... (энэ тохиолдолд шүүлтүүрийг дуудна олон эгнээ ) (Зураг 3).

Зураг 3 – Дамжуулах шүүлтүүр

4)Ховилын шүүлтүүрүүд (RF). Ийм шүүлтүүрийн гол зорилго нь давтамж нь чухал дохиог дарах явдал юм эсвэл давтамжтай харьцуулахад нарийн зурваст байрладаг (Зураг 4).

Зураг 4 – Ховилын шүүлтүүр

1.3 Физик хэрэгжсэн шүүлтүүрийн шинж чанар

Системийн давтамжаас илүү ерөнхий шинж чанар болох дамжуулах функцийг авч үзье
. Ихэнх практик тохиолдолд хувьсагчийг орлуулах замаар олж авдаг
давтамжийн хариу урвалд
хувьсагч бүрт
, энд  нь нэгдэхийн абсцисса юм.

Дамжуулах функцийг давтамжийн хариу үйлдэлтэй ижил төстэй байдлаар нэвтрүүлсэн
харьцаагаар:

,

Хаана
– Функцуудын Лапласын зургууд
:

,
.

Тогтмол параметр бүхий шугаман системийн хувьд дамжуулах функц нь дараах хэлбэртэй байна.

, (1)

Хаана
- тогтмол утга;

– тоологч олон гишүүнтийн үндэс (шилжүүлэх функцийн тэг);

– хуваагч олон гишүүнтийн үндэс (шилжүүлэх функцийн туйл).

Цахилгаан шүүлтүүрийг тогтвортой байлгахын тулд түүний дамжуулах функцийн туйлууд нь сөрөг бодит хэсэгтэй байх шаардлагатай, өөрөөр хэлбэл тэдгээр нь нарийн төвөгтэй хосолсон хосуудыг бүрдүүлдэг цогц хавтгайн зүүн хагас хавтгайд байрладаг байх шаардлагатай (Зураг 5). .

Зураг 5 – Тогтвортой системийн шонгийн байршил

Ихэвчлэн нэмэлт нөхцөлийг нэвтрүүлдэг - шилжүүлгийн функцийн тэгийн тоо Г(х) туйлын тооноос хэтрэхгүй байх ёстой (функцийн хүрэгчийн олон гишүүнтийн зэрэг нь хуваагч олон гишүүнтийн зэрэгтэй байх ёстой. м n).

Туйлуудаас ялгаатай нь функцийн тэгүүд Г(х) тогтвортой шугаман системхувьсагчийн зүүн ба баруун талын хагас хавтгайд хоёуланд нь байрлаж болно х. Баруун талын хагас хавтгайд дамжуулах функцийн тэг байхгүй системийг нэрлэдэг хамгийн бага үе шат .

Функцийн тэгүүдийн байршил Г(х) нь хэлхээний топологийн бүтэцтэй холбоотой. Хэлхээний онолын хувьд хамгийн бага фаз нь нэг салбарыг таслах замаар оролтоос гаралт руу дохио дамжуулахыг бүрэн зогсоох боломжтой дөрвөн терминалын сүлжээ байх нь батлагдсан. Цахилгаан шүүлтүүр нь системийг хамгийн бага үе шатанд байлгахыг шаарддаг.

Цахилгаан шүүлтүүрийн физик боломжийн хувьд Палей-Винерийн шалгуурыг хангасан байх ёстой: давтамжийн хариу үйлдэл нь интеграл байх ёстой.

(2)

Тохиромжтой шүүлтүүрүүдийн өмнө нь авч үзсэн давтамжийн шинж чанарууд (Зураг 1-4) нь функц нь алга болох тул хэрэгжүүлэх боломжгүй нь ойлгомжтой. Х() интеграл (2)-ын оршихуйг боломжгүй болгодог.

Ийм аналитик хамаарлаар хамгийн тохиромжтой шинж чанаруудыг ойролцоолсон байх ёстой Х(), энэ нь тэг болох хандлагатай боловч түүнд хүрэхгүй.

1.4 Шүүлтүүрийн чадлын үзүүлэлтүүд

Шүүлтүүрээр тодорхой давтамжийн дохиог дамжуулах, дамжуулахгүй байх зэргийг тооцоолохдоо хүч эсвэл эрчим хүчний шинж чанарыг ашиглах нь тохиромжтой.

Эрчим хүч дамжуулах коэффициент Давтамжийн хариу үйлдлийн модулийн квадратыг дараахь байдлаар нэрлэх нь заншилтай байдаг.

Нарийн төвөгтэй давтамжийн хариу функцээс ялгаатай
нь бодит бөгөөд энэ нь шүүлтүүрийг нэгтгэх үед анхны өгөгдлийг тодорхойлоход илүү тохиромжтой. Томъёо (3) дагуу цахилгаан дамжуулах коэффициент нь давтамжийн тэгш функц юм.

Хэрэв функцэд хувьсагчийн оронд  хувьсагчийг орлуулна х, дараа нь тэд авдаг эрчим хүч дамжуулах функц :

. (4)

Формула (4) нь дараах баримтыг тогтооно: хэрэв цэг
нь функцийн ганц цэг (тэг эсвэл туйл) юм Г(х), дараа нь функц К х (х)-тай ижил ганц цэгтэй байна
хамт

Өөрөөр хэлбэл цахилгаан дамжуулах функцийн онцгой цэгүүд байна квадрат тэгш хэм , өөрөөр хэлбэл тэдгээр нь координатын эхэнд тэгш хэмийн төвтэй, нарийн төвөгтэй хавтгай дээр байрладаг (Зураг 6). Энэ шинж чанар нь дамжуулах функцийг сэргээх боломжтой болгодог Г(х) мэдэгдэж буй функцээр К х (х).

Зураг 6 – Квадрантын тэгш хэм дэх туйлууд

1.5 Цахилгаан шүүлтүүрийн синтезийн үе шатууд

Давтамжийн шүүлтүүрийн нийлэгжилт нь ихэвчлэн цахилгаан дамжуулах коэффициентийн давтамжаас хамаарлыг тодорхойлдог зарим оновчтой функцийг сонгохоос эхэлдэг. К х ().

Идеалжуулсан давтамжийн хариу үйлдэл нь дүрмээр бол физикийн хувьд боломжгүй байдаг тул синтезийн хоёр дахь үе шат нь үүнийг физикийн хувьд хэрэгжих боломжтой системд хамаарах функцээр ойртуулахаас бүрдэнэ.

Дамжуулах функцийн төрлөөс хамааран тэд гүйцэтгэдэг хэрэгжилт хэлхээнүүд, өөрөөр хэлбэл тэдгээр нь ирж буй элементүүдийн үнэлгээг багтаасан шүүлтүүрийн бүдүүвч диаграммыг хүлээн авдаг.

1.6 Тасралтгүй бага дамжуулалтын шүүлтүүрийн синтез

Түүхийн хувьд шүүлтүүрийг хэрэгжүүлэх нь тасралтгүй шүүлтүүрээр эхэлсэн бөгөөд үүнд зориулж стандарт төхөөрөмжүүд аль хэдийн бүтээгдсэн, лавлах ном эмхэтгэсэн гэх мэт. Тасралтгүй шүүлтүүрүүд нь салангид шүүлтүүрийн загвар болж үйлчилдэг.

Бага дамжуулалтын шүүлтүүрийг ашигласнаар бусад төрлийн шүүлтүүрийг авах боломжтой тул бага дамжуулалтын шүүлтүүрүүдийн физик шинж чанарыг харгалзан эхэлье.

Таслах давтамжтай нам дамжуулалтын шүүлтүүрийн хувьд цахилгаан дамжуулах коэффициентийн хамгийн тохиромжтой давтамжийн хамаарлыг томъёогоор тодорхойлно.

(физик давтамжууд >0 гэсэн үг) бөгөөд Зураг 7-д үзүүлэв.

Зураг 7 – Бага нэвтрүүлэх шүүлтүүрийн цахилгаан дамжуулах коэффициент

Энэ шинж чанар нь Палей-Винерийн шалгуур (2)-тай зөрчилддөг тул физик системд хэрэгжих боломжгүй юм.

Зөвшөөрөгдөх ойролцоо функцийг сонгох даалгавар нь хоёрдмол утгатай. Та олон тооны функцийг ашиглан огцом таслалтыг ойролцоогоор тооцоолж болно, гэхдээ та зөрчилдөөнтэй тулгарах бүртээ: нэвтрүүлэх зурвас дахь дохиог сулруулна уу.
, эсвэл нэвтрүүлэх зурвасын гадна үүнийг сул дарах
, эсвэл хоёуланг нь хамт.

1.6.1 Баттерворт шүүлтүүр

Тохиромжтой бага нэвтрүүлэх шүүлтүүрийн хариуг тооцоолох нэг арга бол дараах хэлбэрийн цахилгаан дамжуулах коэффициентийг ашиглах явдал юм.

, (5)

Хаана
- хэмжээсгүй хэвийн болсон давтамж ;

n- бүхэл тоо гэж нэрлэдэг шүүлтүүрийн дараалал .

Ерөнхий тохиолдолд цахилгаан дамжуулах коэффициент (5) нь дурын масштабын коэффициентийг агуулж болно.

Ийм давтамжийн шинж чанартай нам дамжуулалтын шүүлтүүрийг нэрлэдэг хамгийн хавтгай шинж чанартай шүүлтүүр эсвэл Баттерворт шүүлтүүр (ойролцоолох функцийг санал болгосон эрдэмтний нэрээр нэрлэгдсэн (5)). Дурын хувьд nЭнэ төрлийн шүүлтүүрийг ашиглах боломжтой.

Баттерворт шүүлтүүрийн нэвтрүүлэх зурваст, өөрөөр хэлбэл - үед, давтамж нэмэгдэх тусам цахилгаан дамжуулах коэффициент жигд буурдаг. Ялангуяа анхаарал татаж буй функцийн жигд байдал (судасны цохилт байхгүй) юм.

Системийн дарааллаас үл хамааран таслах давтамж дээр,
. Захиалга өндөр байх тусам n, хамгийн тохиромжтой нам давтамжийн хариуг илүү нарийвчлалтай дүрсэлсэн байна (Зураг 8).

Шүүлтүүрийн дарааллыг ихэвчлэн давтамжтай дохиог сулруулах шаардлагад үндэслэн сонгодог
. Дохио сулрах зэргийг үнэлэхийн тулд утгыг ашиглана уу

Децибелээр илэрхийлсэн.

Зураг 8 – Баттерворт шүүлтүүрийн цахилгаан дамжуулах коэффициент n= 1 ба n= 5

At
, өөрөөр хэлбэл оролтын дохионы давтамж дээр шүүлтүүрийн оруулсан сулрал нь
.

Хэрэв дохионы давтамж нь шүүлтүүрийн таслах давтамжаас ихээхэн давсан бол (
), дараа нь (5) томъёоноос дараахь зүйлийг гаргана
, мөн сулрал нь байна

1.6.2 Баттерворт шүүлтүүр дамжуулах функц

Хэлхээний бүтцийг цаашид нэгтгэхийн тулд (5) хэлбэрээр сонгосон цахилгаан дамжуулах коэффициентээс дамжуулах функц руу шилжих шаардлагатай. Г(х). Үүнийг хийхийн тулд бид нормчлогдсон цогцолбор давтамжийг нэвтрүүлж байна
цахилгаан дамжуулах функцийг дараах хэлбэрээр бичнэ үү.

, (7)

Онгоцонд байгаа нь яаж тодорхой байна функц
тэг байхгүй, 2 байна n тэгшитгэлийн үндэс болох туйлууд

, (8)

Тэмдэглэгээний туйл хэлбэрийг ашиглан бид үндсийг дараах байдлаар бичнэ.

(8) тэгшитгэлийн бүх язгуурууд эх цэг дээр төвлөрсөн нэгж радиустай тойрог дээр байрладаг тул
. Тиймээс,

Эцэст нь бид авдаг

Тэгш, сондгой шүүлтүүрийн дарааллыг тусад нь авч үзье.

1) n - тэгш тоо.

Энэ тохиолдолд

Хаана
.

Жишээ нь, төлөө
Бид өнцөгт тохирох дөрвөн үндсийг авна.

.

Учир нь
Бид өнцөгт тохирох найман үндсийг авна.

Өгөгдсөн жишээнүүдийн цогцолбор хавтгай дээрх үндэсийн байршлыг Зураг 9-д үзүүлэв.

Зураг 9 – Эрчим хүч дамжуулах хүчин зүйлийн туйл

Баттерворт шүүлтүүр n= 2 ба n= 4

2) n - сондгой тоо.

Энэ тохиолдолд

Хаана
.

Жишээ нь, төлөө
Бид өнцгүүдэд тохирох хоёр үндсийг авна.

Учир нь
Бид өнцөгт тохирсон зургаан үндэсийг олж авна.

Өгөгдсөн жишээнүүдийн үндэсийн байршлыг 10-р зурагт үзүүлэв.

Зураг 10 – Эрчим хүч дамжуулах хүчин зүйлийн туйлууд

Баттерворт шүүлтүүр n= 1 ба n= 3

Аливаад зориулсан ерөнхий загвар nдараах байдалтай байна: бүх туйлууд бие биенээсээ ижил зайд байрладаг, тэнцүү . Сондгой тоотой шүүлтүүрийн хувьд бодит тэнхлэгт байрлах хоёр үндэс байдаг; Тэгш тоотой шүүлтүүрийн хувьд жинхэнэ үндэс байхгүй.

Баттерворт шүүлтүүрийн дамжуулах функц руу орохын тулд функцийн хуваагчийг өргөжүүлнэ
хүчин зүйлүүдэд:

Одоо цахилгаан дамжуулах функцийн туйлууд нь квадрат тэгш хэмтэй байдаг, өөрөөр хэлбэл хагас хавтгай дахь тэдгээрийн тоо, байршлын тохиргоо ижил байдаг гэдгийг ашиглацгаая. Энэ нь зөвхөн зүүн хагас хавтгайд байрлах туйлууд нь нийлэгжүүлсэн шүүлтүүртэй тохирч байна гэж үзэх боломжийг бидэнд олгодог. Тэдний баруун талын хагас хавтгай дахь "толин тусгал хуулбарууд" нь функцийг илэрхийлдэг
мөн анхааралдаа аваагүй тул Баттерворт шүүлтүүрийн шилжүүлгийн функц хэлбэрийг авна (зүүн талын хагас хавтгай дахь үндэс нь 1-ээс дугаарлагдсан. n):

1-р захиалгын Butterworth шүүлтүүр.

Бидэнд:
;

Тогтвортой үндэс сонгох: .

Дамжуулах функцийг дараах байдлаар бичнэ.

.

Үүнийг харгалзан үзвэл
, бид эцэст нь:

. (11)

Ийнхүү Баттервортын 1-р эрэмбийн ойролцооллыг ашиглан өгөгдсөн таслах давтамжтай нам дамжуулалтын шүүлтүүрийн хамгийн тохиромжтой хариу урвалыг ойролцоогоор тооцоолох явцад туйлыг олж авна.
.

2-р захиалгын Butterworth шүүлтүүр.

Бидэнд:
.

дагуу (9)

Тогтвортой үндсийг сонгоод дугаарлаж үзье:

2-р эрэмбийн холбоосын хувьд үндэс нь үргэлж нарийн төвөгтэй коньюгат байх болно.

Холбоос дамжуулах функц нь дараах хэлбэртэй байна.

.

Шилжилтийг хийцгээе

(12)

2-р эрэмбийн холбоосуудын дамжуулах функцийн ерөнхий илэрхийлэл нь:

, (13)

Хаана - системийн хэлбэлзлийн байгалийн давтамж;

z- системийн сулралтын коэффициент (ат
холбоос гэж нэрлэдэг хэлбэлзэлтэй , цагт
– үе үе ).

(12) ба (13) функцүүдийн харьцуулалтаас үзэхэд 2-р эрэмбийн Баттерворт шүүлтүүр нь сааруулагч коэффициент бүхий хэлбэлзлийн элемент юм.
ба шүүлтүүрийн таслах давтамжтай тэнцүү байгалийн хэлбэлзлийн давтамж
.

3-р зэрэглэлийн Butterworth шүүлтүүр.

Бидэнд:
Тэгээд

Тогтвортой үндсийг сонгоод дугаарлаж үзье.

Эхний үндэс нь шилжүүлгийн функцтэй 1-р эрэмбийн холбоостой тохирч байна
.

.

Иймээс сондгой эрэмбийн Баттерворт шүүлтүүрүүд нь 1-р эрэмбийн элемент ба 2-р эрэмбийн хэд хэдэн элементийн өөр өөр сулралтын коэффициент бүхий цуваа холболт юм. 2-р эрэмбийн холбоосыг өөр өөр сулралтын коэффициент бүхий цуваа холбосноор тэгш эрэмбийн шүүлтүүрийг бүтээдэг.

1.7 Өндөр нэвтрүүлэх шүүлтүүрийн синтез

Өндөр нэвтрүүлэх шүүлтүүр нь таслах давтамжаас өндөр давтамжтай бага унтарсан хэлбэлзлийг дамжуулах зориулалттай. . Хэрэв бага дамжуулалтын шүүлтүүрийн хэрэгжилт мэдэгдэж байгаа бол ижил таслах давтамжтай өндөр дамжуулалтын шүүлтүүрийн хэлхээг маш энгийнээр авч болно. Үүнийг хийхийн тулд бид хэлхээний онолд нэрлэгддэг техникийг ашигладаг давтамж хувиргах .

Хувьсагчаас шилжье r, шинэ давтамжийн хувьсагч руу бага нэвтрүүлэх шүүлтүүрийг тодорхойлоход ашигладаг , ийм Гц, тэнцүү давтамжтайгаар Гц нь дохионы сулралтаас дордохгүй байх болно дБ.

2. 1-р алхам дээр үндэслэн нэвтрүүлэх зурвасын төв давтамж нь нам дамжуулалтын шүүлтүүрийн таслах давтамжаас 2 дахин их байдаг Butterworth зурвасын шүүлтүүрийн синтезийг гүйцэтгэнэ.

Сонголт 2.

1. Бага нэвтрүүлэх Баттерворт шүүлтүүрийг нэгтгэх ба энэ нь таслах давтамжтай тэнцүү байх болно. Гц-тэй тэнцүү давтамжтай Гц нь дБ-ээс муугүй дохионы сулралтыг хангана.

2. 1-р алхам дээр үндэслэн таслах давтамж нь нам дамжуулалтын шүүлтүүрийн таслах давтамжтай тэнцүү өндөр нэвтрүүлэх Баттерворт шүүлтүүрийг нэгтгэнэ.

2.2 Лабораторийн ажлын зорилго, зорилт

Зорилго лабораторийн ажил бол Баттерворт шүүлтүүрийн синтез юм янз бүрийн төрөл(LPF, HPF, PF), заасан дохионы сулралтыг хангана.

Энэ зорилгод хүрэхийн тулд дараахь зүйлийг шийдвэрлэх шаардлагатай байна даалгавар :

1. 
   өгөгдсөн дохионы сулралтыг хангах хамгийн бага дарааллын бага нэвтрүүлэх Баттерворт шүүлтүүрийн (5), (6) харьцааг ашиглан тооцоо хийх;
2. 
   цахилгаан дамжуулах функцийн туйлуудад тохирох өнцгийг (9) эсвэл (10) илэрхийллээр тодорхойлох;
3. 
   тогтвортой туйлуудаас шүүлтүүр үүсгэдэг холбоос үүсэх (тэдгээрийн тоо, дарааллыг тодорхойлох);
4. 
   (11), (12) илэрхийлэлтэй адилтгаж 1-р ба 2-р дарааллын бие даасан холбоосуудын дамжуулах функцүүдийн илэрхийлэлийг гарган авах; 2-р эрэмбийн холбоосын хувьд (15) илэрхийллийн дагуу сулралтын коэффициентийн тооцоо;
5. 
   бие даасан хэсгүүдийн давтамжийн хариу урвал ба шүүлтүүрийг бүхэлд нь тооцоолох, тэдгээрийн графикийг байгуулах;
6. 
   бага нэвтрүүлэх шүүлтүүрийг бүрдүүлэгч холбоос тус бүрийн дамжуулах функцийг орлуулах (16) эсвэл (17) ашиглан өндөр дамжуулалтын шүүлтүүр эсвэл PF-ийн дамжуулах функцийг тооцоолох;
7. 
   өндөр нэвтрүүлэх шүүлтүүр эсвэл шүүлтүүрийн шүүлтүүрийн давтамжийн хариу урвалын тооцоо, график, бага дамжуулалтын шүүлтүүрийн ижил төстэй шинж чанартай харьцуулах.

2.3 Лабораторийн ажлыг хамгаалах

Лабораторийн ажлын хамгаалалтыг хичээлийн хуваарийн дагуу семестрийн хугацаанд гүйцэтгэдэг. Оюутан лабораторийн ажлын сэдэв, зорилго, онол практикийн хэсэг, дүгнэлтийг багтаасан даалгавар, тайланг агуулсан хөтөлбөрийн хэсэгтэй бол бие даасан ярилцлага хэлбэрээр явагдана. эсвэл дүгнэлт.
Уран зохиол

1. 
   Садовский, Г.А. Мэдээлэл хэмжих технологийн онолын үндэс / Г.А. Садовский. – М.: Дээд сургууль, 2008. – 480 х.
2. 
   Баскаков, С.И. Радио инженерийн хэлхээ ба дохио / S.I. Баскаков. – М.: Дээд сургууль, 2005. – 462 х.
3. 
   Сергиенко, А.Б. Дижитал дохио боловсруулах / A.B. Сергиенко. – М: Петр, 2002. – 604 х.

ГарееваРената Гегельевна

шугаман давтамжийн шүүлтүүрийн синтез

"Хэмжих дохиог хувиргах" чиглэлээр

Редактор Соловьева С.В.

2011 оны 2-р сарын 15-нд хэвлүүлэхээр гарын үсэг зурсан. Формат 6084 1/16

Болзолт p.l. - 1.2. Академик ред. л. - 1.3

Хэвлэх - рисографи, хуулбарлах
төхөөрөмж "RISO EZ300"

65 хувь. 2011-43 оны захиалга

Алтай улсын хэвлэлийн газар

Техникийн их сургууль

656038, Барнаул, Лениний өргөн чөлөө, 46

Анхны байршлыг IIO BTI AltSTU бэлтгэсэн

IIO BTI AltSTU дээр хэвлэгдсэн

59305, Бийск, гудамж. Трофимова, 27 настай

Хэлхээний онолыг ихэвчлэн бие биентэйгээ нягт холбоотой хоёр өргөн хүрээнд хуваадаг - анализ ба синтез. Шинжилгээний даалгавар бол бүтцийг урьдчилан тодорхойлсон цахилгаан хэлхээний гадаад ба дотоод шинж чанарыг, жишээлбэл, хэлхээний диаграм хэлбэрээр олох явдал юм. Хэлхээний синтезийн даалгавар нь диаметрийн эсрэг байдаг - давтамжийн хүчдэл дамжуулах коэффициент, оролт эсвэл гаралтын эсэргүүцэл гэх мэт гадаад шинж чанарыг мэддэг гэж үздэг. Энэ шинж чанарыг хэрэгжүүлэх хэлхээний бүтцийг олох шаардлагатай.

Шинжилгээнээс ялгаатай нь гинжин синтез нь ихэвчлэн хоёрдмол утгатай процедур юм. Тиймээс ижил шинж чанартай олон бүтцийн дотроос тодорхой утгаараа оновчтойг нь олох шаардлагатай. Тиймээс нийлэгжсэн хэлхээ нь хамгийн бага боломжит тооны элементүүдийг агуулсан байхыг үргэлж хүсдэг. Ихэнх тохиолдолд хэлхээ нь түүнд орсон элементүүдийн утгыг сонгоход мэдрэмжгүй байх шаардлагатай байдаг.

Хэлхээний синтез нь орчин үеийн онолын радио инженерийн хөгжсөн салбар юм. Олон тооны синтезийн аргуудыг боловсруулсан бөгөөд заримдаа маш нарийн төвөгтэй байдаг бөгөөд уншигчидтай танилцаж болно. Компьютер дээр радио инженерийн төхөөрөмжүүдийн компьютерийн тусламжтайгаар дизайны системийг нэвтрүүлсэнтэй холбогдуулан хэлхээний синтезийн аргууд маш чухал болсон.

Энэ бүлэгт бид давтамжийн шүүлтүүрийг нэгтгэх хамгийн энгийн асуудлыг судлах болно, эдгээр нь L, C, R элементүүдээр үүсгэгдсэн шугаман суурин хоёр портын сүлжээ юм. Бүх тохиолдолд синтез хийх анхны өгөгдлийг далайц-давтамжийн шинж чанараар тодорхойлно.

13.1. Дөрвөн туйлын давтамжийн шинж чанарууд

Дөрвөн туйлт нь хоёр хос нэвтрэх терминал бүхий "хар хайрцаг" шиг харагдах цахилгаан хэлхээ юм. Нэг хос нь оролт, нөгөө нь дохионы гаралтын үүрэг гүйцэтгэдэг. Ашиглалтын горимд дохионы эх үүсвэр нь оролтод холбогдсон бөгөөд гаралтын терминалууд нь ачааллын эсэргүүцлээр ачаалагдсан байдаг.

Уншигчид хэлхээний онолын хичээлд заасан квадриполыг шинжлэх аргуудыг мэддэг гэж үздэг. Энэ хэсгийн материал нь квадриполуудын нийлэгжилтэд зайлшгүй шаардлагатай бие даасан цэгүүдийг онцолсон болно.

Матрицын тайлбар.

Шугаман суурин хоёр портын сүлжээний хамгийн чухал шинж чанар нь гадны нөлөөллийн аль ч давтамж дахь дөрвөн цогц далайц нь хоёр шугаман алгебрийн тэгшитгэлээр хамааралтай байдаг. Дурын сонгосон хоёр комплекс далайцыг бие даасан хэмжигдэхүүн болгон авч болох бөгөөд нөгөө хоёрыг нь тэдгээрийн хувьд тодорхойлох ёстой. Энэ нь шугаман квадриполуудын матрицын тайлбарын үндэс болдог. Тиймээс гаралтын хүчдэл ба гүйдлийг бие даасан хувьсагч гэж тооцож дамжуулах матрицыг (матриц) ихэвчлэн ашигладаг. Үүний зэрэгцээ

A, B, C, D коэффициентүүд нь өөр өөр физик хэмжигдэхүүнтэй бөгөөд тэдгээрийг нээлттэй хэлхээний болон богино залгааны туршилтаар тодорхойлж болно. Дамжуулах матрицууд нь квадриполуудын каскадын холболтыг дүрслэхэд тохиромжтой, учир нь үүссэн матриц нь бие даасан холбоосын матрицын бүтээгдэхүүн юм.

Хэрэв квадриполь матриц ба ачааллын эсэргүүцлийг өгөгдсөн бол хэлхээний функцийг тооцоолж болно, жишээлбэл:

a) оролтын эсэргүүцэл

б) дамжуулах эсэргүүцэл

в) давтамжийн хүчдэл дамжуулах коэффициент

Хэлхээний функцууд нь ерөнхийдөө давтамжаас хамаардаг. Хэлхээний аливаа функцийг квадриполь матрицын элементүүд болон ачааллын эсэргүүцлээр илэрхийлдэг. Тиймээс (13.1) тэгшитгэлийн зүүн ба баруун талыг бие биендээ хуваахад бид оролтын эсэргүүцэл болохыг олж мэднэ.

Үүний нэгэн адил давтамжийн хүчдэл дамжуулах коэффициент

Функц нь систем дэх энергийг шилжүүлэх чиглэлээс хамаардаг гэдгийг анхаарна уу. Хэрэв эх үүсвэр ба ачаалал хоорондоо солигдсон бол давтамжийн дамжуулалтын коэффициентийг эсрэг чиглэлд оруулна (зүүн талд ачаалал):

Дөрвөн туйлт сүлжээний дамжуулах функц.

Ирээдүйд зөвхөн хувьсах төдийгүй нарийн төвөгтэй давтамжийг давтамж дамжуулах коэффициентийн аргумент болгон ашиглах болно, өөрөөр хэлбэл функцтэй хамт илүү их ерөнхий шинж чанар- дамжуулах функц. Дөрвөн порттой сүлжээний дамжуулах функц нь бүлэгт авч үзсэн шугаман суурин системүүдийн дамжуулах функцүүдийн бүх шинж чанартай байдаг. 8.

Тиймээс тогтмол параметр бүхий шугаман дөрвөн портын сүлжээ нь функцтэй тохирч байна

тогтмол утга хаана байна. Хэрэв гинж тогтвортой байвал туйлууд нь зүүн хагас хавтгайд байрлаж, нарийн төвөгтэй хосолсон хосуудыг үүсгэдэг.

Ихэвчлэн нэмэлт нөхцөлийг нэвтрүүлдэг - функцийн туйлын тоо нь тэгийн тооноос их байх ёстой, өөрөөр хэлбэл хязгааргүй алслагдсан цэг дээр туйл биш харин дамжуулах функцийн тэг байх ёстой. Дараа нь хэлхээний импульсийн хариу урвал

С интегралын контурын хязгааргүй том радиустай бол интегралын экспоненциал хүчин зүйл нь нумын дагуу интегралыг "дарж" чаддаг тул хязгаарлагдмал болж хувирдаг.

Дамжуулах функцийн байршил тэг.

Туйлуудаас ялгаатай нь тогтвортой шугаман квадриполийн функцын тэг нь хувьсагчийн зүүн ба баруун хагас хавтгайд хоёуланд нь байрлаж болно. Үнэн хэрэгтээ, хэрэв энэ нь хэзээ нэгэн цагт гаралтын хүчдэлийн зураг тэг болж хувирна гэсэн үг юм. Энэ нь тогтвортой системийн шинж чанаруудтай зөрчилддөггүй.

Баруун хагас хавтгайд дамжуулах функцийн тэг байхгүй дөрвөлсөн туйлуудыг хамгийн бага фазын хэлхээ гэж нэрлэдэг. Хэрэв баруун хагас хавтгайд тэг байвал ийм дөрвөн терминалын сүлжээг хамгийн бага фазын бус хэлхээ гэж нэрлэдэг.

Энэ нэр томъёо нь дараах нөхцөл байдалтай холбоотой. Зүүн ба баруун хагас хавтгайн зарим цэгүүдийг тодорхойлсон нарийн төвөгтэй давтамжийн хавтгайг авч үзье. Эдгээр цэгүүд нь дөрвөлсөн туйл сүлжээний дамжуулах функцийн тэг байх болно. Хэрэв хэлхээ нь гармоник гадны нөлөөнд байгаа бол эдгээр цэгүүд нь нийлмэл хавтгай дээрх хоёр вектортой тохирч байна: эдгээр нь (13.5) томъёоны тоологч дахь харгалзах хүчин зүйлүүдтэй тохирч байна. Хоёр вектор хоёулаа эргэлдэж, давтамж өөрчлөгдөхөд уртаа өөрчилдөг. Тэдний хоорондох ялгаа нь давтамжаас өөрчилсөн вектор нь радианд ногдох давтамжийн өсөлтийн фазын өнцгийг нэмэгдүүлдэг бол ижил нөхцөлд байгаа вектор нь фазыг 1-ээр багасгадаг. ижил хэмжээний. Дөрвөн туйлт сүлжээний дамжуулах коэффициент нь аргументыг өөрчилдөг бутархай оновчтой функц юм.

Тиймээс ижил тооны тэг ба туйлтай бол хамгийн бага фазын бус хэлхээ нь хамгийн бага фазын хэлхээтэй харьцуулахад дамжуулалтын коэффициентийн үе шатанд илүү үнэмлэхүй утгын өөрчлөлтийг хангадаг.

Функцийн тэгүүдийн байршил нь хэлхээний топологийн бүтэцтэй холбоотой. Хэлхээний онолд дараах шинж чанартай ямар ч дөрвөн терминалын сүлжээ нь хамгийн бага фазтай байх болно гэдгийг харуулсан: оролтоос гаралт руу дохио дамжуулахыг нэг салбарыг таслах замаар бүрэн зогсоож болно. Ялангуяа хамгийн бага фазын хэлхээ нь шатны бүтцийн ямар ч дөрвөлжин сүлжээ байх болно.

Хамгийн бага фазын дөрвөн терминалын сүлжээ нь дүрмээр бол гаралтын дохио нь хоёр ба түүнээс дээш сувгаар дамждаг гүүр (хөндлөн) хэлхээний бүтэцтэй байдаг. Хамгийн энгийн фазын бус хэлхээ нь элементүүдээс бүрдсэн тэгш хэмтэй гүүр дөрвөн портын сүлжээ юм. Эндээс харахад хүчдэл дамжуулах функцийг хялбархан харж болно

Энэ функц нь баруун талын хагас хавтгайд байгаа ганц тэгтэй.

Гэсэн хэдий ч гүүрний бүтэц нь хэлхээ нь хамгийн бага бус фазын ангилалд хамаарахыг автоматаар баталгаажуулдаггүй. Тухайн тохиолдол бүрт баруун хагас хавтгайд шилжүүлэх функцийн тэг байгаа эсэхийг шалгах хэрэгтэй.

Дунд давтамжийн хариу үйлдэл ба хамгийн бага фазын квадруполь фазын хариу урвалын хоорондын хамаарал.

Хувьсагчийн баруун хагас хавтгайд байрлах аливаа тогтвортой дөрвөн портын сүлжээний дамжуулах функц нь аналитик функц юм. Нэмж дурдахад энэхүү дөрвөн портын сүлжээ нь хамгийн бага фазын төрлийн хэлхээнд хамаарах бол баруун хагас хавтгайд дамжуулах функц нь тэггүй байна. Энэ нь функц аналитик болж хувирдаг гэсэн үг юм

Бүлэг дэх материалын дагуу. 5, төсөөллийн тэнхлэг дээрх функцын бодит ба төсөөлөл хэсгүүдийн хилийн утгууд, өөрөөр хэлбэл, Гильбертийн хос хувиргалтаар бие биетэйгээ холбоотой байх үед:

Тиймээс дөрвөн портын хамгийн бага фазын төрлийн өгөгдсөн давтамжийн хариу урвалыг хэрэгжүүлснээр ямар ч фазын хариуг авах боломжгүй юм.

Гилбертийн хувиргалтын шинж чанарууд дээр үндэслэн, жишээлбэл, хэрэв хамгийн бага фазын хоёр портын сүлжээний давтамжийн хариу ямар нэг давтамж дээр хамгийн ихдээ хүрвэл энэ давтамжийн ойролцоох фазын хариу тэгээр дамждаг гэж маргаж болно. .

Хэрэв дөрвөн портын сүлжээ нь фазын хамгийн бага бус хэлхээний ангилалд хамаарах бол давтамжийн хариу үйлдэл ба фазын хариу үйлдэл нь бие биенээсээ хамааралгүй болно. Хамгийн бага фазын бус хэлхээнүүдийн дунд дамжуулах коэффициентийн модуль нь тогтмол бөгөөд давтамжаас хамаардаггүй бүх идэвхгүй квадриполууд онцгой чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Үүний жишээ бол тэгш хэмтэй гүүр - дөрвөн терминалын сүлжээ бөгөөд тэгш байдлын дагуу (13.6)

Үүнтэй төстэй квадриполуудыг дохионы фазын залруулгад ашигладаг. Эдгээр нь радио төхөөрөмжөөр дамждаг дохионы хэлбэрийн гажуудлыг хэсэгчлэн нөхөх боломжийг олгодог.