Автоматическая система контроля

Автоматизация технологических процессов

Расчет и исследование заградительного фильтра

Необходимо рассчитать параметры заградительного фильтра при нижней частоте среза fн=1063 Гц и верхней частоте среза fв=1215 Гц, причем сопротивлении нагрузки Rn=1000 Ом. Выберем П-образный фильтр. Его принципиальная схема представлена на рисунке 4.14.

Необходимо найти значения C1, C2, L1, L2 при известных частотах среза и заданном сопротивлении нагрузки. Расчет будем производить по следующим формулам:

Где ρ - характеристическое сопротивление фильтра, что бы выполнить условие согласования фильтра с нагрузкой примем его равным сопротивлению нагрузки:

Произведя расчет по этим формулам, получим

Как было показано выше

Построим модуль коэффициента передачи в программе MathCAD (рисунок 4.15):

Из рисунка 4.15 видно, что на заданных частотах среза модуль коэффициента передачи меньше 0,707, но произведём коррекцию расчитанных компонентов для улучшения избирательных свойств фильтра.

При данных значениях реактивных компонентов АЧХ фильтра будет иметь следующий вид (рисунок 4.16):

Теперь на заданной частоте среза коэффициент передачи равен 0,707, как и требуется по условию. На рисунке 4.17 изображена зависимость фазы коэффициента передачи от частоты.

Проверим полученные результаты в программе MS-10. На рсиунке 4.18 изображена принципиальная схема, построенная в программе MS-10

АЧХ фильтра, полученная в программе MS10, представлена на рисунке 4.19

На рисунке 4.20 изображена зависимость фазы коэффициента передачи от частоты.

Видим, что рассчитанные АЧХ и ФЧХ совпадают с результатами моделирования. Из этого следует, что емкость конденсаторов и индуктивность катушек найдены верно.

Подадим на вход фильтра последовательность прямоугольных импульсов с длительностью импульса timp=4 мс и с периодом повторения Т=0,02 с (рисунок 4.21).

На нагрузке сигнал будет иметь вид, представленный на рисунке 4.22

Представим спектральные характеристики входного и выходного сигналов, построенные в программе MathCAD и MS-10.

Произведем рассчет спектральной характеристики для нашей последовательности импульсов при timp=4 мс, T=0,02 с. Число гармоник возьмем k=100.

Спектральная характеристика, построенная в программе MathCAD, представлна на рисунке 4.23

Построим спектральную характеристику входного сигнала в программе MS-10 (рисунок 4.24)

Видим, что графики спектров совпадают. Из этого следует, что расчет спектральной характеристики входного сигнала выполнен верно.

Теперь выполним расчет спектральной характеристики выходного сигнала. Он будет вычисляться по следующей формуле:

Построим эту зависимость в программе MathCAD (рисунок 4.25)

Построим спектральную характеристику входного сигнала в программе MS-10 (рисунок 4.26)

Видим, что графики спектров совпадают. Из этого следует, что расчет спектральной характеристики выходного сигнала выполнен верно.

На рисунках 4.25 - 4.26 хорошо видно, что амплитуда гармоник в полосе заграждения сильно уменьшается.

Заключение

В первой части дипломной работы был произведен аналитический расчет и исследование амплитудных и частотных характеристик элементарных звеньев радиотехнических цепей. Данные зависимости были отображены графически и было произведено сравнение с результатами моделирования в программах схемотехнического моделирования. Во второй части был произведен расчет и построение переходных процессов в элементарных звеньях радиотехнических цепей. Результаты аналитического расчета были сравнены с результатами моделирования в программах схемотехнического моделирования. В третьей части работы был произведен расчет и анализ спектра сигналов в элементарных звеньях радиотехнических цепей. Результаты аналитического расчета были сравнены с результатами моделирования в программах схемотехнического моделирования. В четвертой части был произведен расчет фильтра высоких частот и заградительного фильтра. По заданным частотам среза были определены значения емкостей и индуктивностей элементов фильтра. Была произведена коррекция их значений для достижения необходимой частоты среза. Проверка правильности аналитических расчетов была произведена в программе схемотехнического моделирования.

Другие статьи по теме

Исследование цилиндрического резонатора с коаксиальной апертурой Современная наука и производство немыслимы без точных, экспресс-методов измерения физических параметров материалов и сред. Прецизионные измерения и исследование их характеристик актуаль ...

Блокинг-генераторы Блокинг-генератором называется однокаскадный усилитель, охваченный глубокой обратной связью с помощью трансформатора. Он может работать в автоколебательном, ждущем режиме и в режимах син ...

Многофункциональное приемопередающее устройство диапазона 433 МГц В настоящее время многие зарубежные и отечественные производители микросхем имеют в своей линейке продуктов однокристальные ресиверы или приемопередатчики с возможностью работы как с одн ...