Н.М. Изюмов, Д.П. Линде - Основы радиотехники (1083412), страница 17
Текст из файла (страница 17)
Поэтому ток с частотой, выше резонансной, встречая большое сопротивление индуктивностей, проходит через малое сопротивление емкостей н не достигает нагрузки. Резонансная ячеек является фильтра: ! 1 г'т— 14.8) йг С, и )г1.г Сд 2 2 Из выражений (4.7), (4.8) можно определить параметры ячеек фильтра по заданным значениям частоты среза и сопротивления нагрузки: (4.9) п)т ! (4.! 0) я г к Переходя образно от элементарных Г-образных ячеек и обычным схемам фильтров, легко заключить, что в П-об- 56 разных фильтрах все катушки должны иметь индуктивность йь конденсаторы по краям фильтра — емкость СН2, а конденсаторы, стоящие между катушками, — емкость Сь В Т-образных фильтрах все конденсаторы должны иметь емкость Сь катушки, стоящие по краям,— индукяивность ЕН2, а квтушки, стоящие между конденсаторами, — индуктивность йь Изменение полных сопротивлений элементов фильтра при переходе через частоту среза и, следовательно, крутизна среза характеристики фильтра будут тем меньше, чеч больше сопротивления потерь элементов фильтра.
Увеличение числа звеньев приводит к увеличению крутизны среза, однако при числе звеньев свыше 3 — 4 крутизна среза возрастает относительно мало. Отсутствие согласования фильтра с нагрузкой приводит к существенному ухудшению характериспики фильтра, как это можно видеть нз примера экспериментально снятых характеристик согласованного и рассогласованного фильтров, приведенных на рис. 4,11.
Рнс. 4.11. Характеристики затухания согласованного и рассогласовэнного фильтров нижних частот Вопрос об использовании Т- или П-образных фильтров обычно решается в зависимости от конкретных условий. Так, если в линии А (рис. 4.!2) протеРис. 4 12 Включение Т-образного фильтра в линнн1 а) 52 кают ток низкой частоты й и ток высокой ~астоты ы и необходимо пропустить ток низкой частоты в линию В, не препятствуя прохождению тока высокой частоты по линии А, то можно нсполь- 4.4.
ФИЛЬТРЫ ВЕРХНИХ ЧАСТОТ Фильтры верхних частот должны пропускать токи всех частот выше некоторой частоты, также называемой частотой среза, и задерживать токи всех частот ниже этой частоты. Схемы таких фильтров можно получить, заменив в схемах фильтров нижних частот, выполняющих обратную задачу, элементы, плохо проводящие токи высоких частот, на хорошо проводящие, и наоборот, т.
е. заменив конденсаторы на катушки ивдуктивности, а катушки на конденсаторы (рис 4.13). Рнс. 4.13. Простейшие фильтры верхннх частот а — Г-образный; б — Т-образный; в — П-образный Типичная частотная характеристика затухания фильтра верхних частот приведена на рис. 4.14. Как и у фильтра фа су Рис. 4 14. Характеристика затухания фильтра всрхннх частот нихгних частот, эта характеристикэ тем больше приближается к идеальной, чем меньше потери в фильтре, больше число звеньев и чем лучше он согласован с нагрузкой.
Волновое сопротивление фильтра определяется здесь также из условия равенства реактивной мощности в сопротивлениях противоположного характера, образующих Г-обраэиые эвеиья, на которые может быть разбит весь фильтр. Например, Т-образный фильтр зовать только Т-образный фильтр, так как при включении П-образного фильтра конденсатор, стоящий на его входе, создаст короткое замыкание для тозов высокой частоты. (рис. 4.15) и П-образный фильтр (рис. 4.16) можно считать составленными каждый из двух Г-образных звеньев, если представить дросселн бг составленными из двух параллельно включенных дросселей индуктмвностью 25г каждым, а! ф Рис.
4.15. Разделение Т-образного фильтра верхних частот (а) на две Г-образные ячейки (б) Рис. 4.16. Разделение П-образного филь- тра верхних частот (а) на две Г-образ- ные ячейки (б) а конденсаторы С~ — в виде последовательного соединения двух конденсаторов емкостью 2Сз каждый. Используя соотношение (4.5), определжм волновое сопротивление фильтра.
Так как Хс=!/2ыСг и Хъ=2юбь то для фильтров верхних частот волновое сопровивление рассчитывается также по формуле тен бх= 4я /з 1 (4.12) 4.5. НОЛОСОВЫЕ И ЗАГРАДИТЕЛЬНЫЕ ФИЛЬТРЫ Рис. 4.!7, Характеристика затухания полосового фильтра, составленного из фильтров верхних и нижних частот Каждая из ячеек фильтра представляет собой колебвтельный контур, резонансная частота которого 1 ! 2я1/2(.з 2Ст 4я )/(., Сх На резонансной частоте сопротивления элементов ячеек фильтра одинаковы.
С увеличением частоты сопротивление емкостей быстро падает, а индуктивностей — растет. Поэтому ток с частотой, значительно больше резонансной, легко проходкт от источника через конденсаторы фильтра к нагрузке, не испытывая заметного шунтирующего влияния со стороны катушек. Эквивалентное сопротивление звена имеет для тока этой частоты емкестный характер.
Следовательно, фильтр будет прозрачен для частот более высоких, чем (з. Для токов более низких частот сопротивление емкостей будет увеличиваться, а иидуктивностей уменьшаться, и ток от источника будет замыкаться через катушки, не п~роходя к нагрузке. Это проявлиется тем резче, чем больше число звеньев в фильтре и Часто в радиотехнических устройствах оказывается необходимым пропутить в некоторую цепь токи заданной полосы частот, лежащей в пределах от ), до (ь Эту задачу можно решить путем последователыюго включення фильтра нижних частот, имеющего частоту ореза !з, н фваьтра верхних частот с частотой среза )ь Результирующая характеристика затухания такого составного фильтра приведена иа рис. 4.!7.
Подобные полосовые фильтры можно получить как из Т-образных (рчс. 4.18), так и из П-образных (рис. 4.!9) 68 чем меньше акациевые потери в ньх. Такни образом, резонансная частота ячеек (з является частотой среза фильтра. По заданной частоте среза и сопротивлению нагрузки, используя условие Йа= %', легко получить формулы для расчета элементов фильтра верхних частот; С— (4.13) 4я /а Ен Переходя от элементарных ячеек к обычным схемам фильтров, легко заклю. чить, что в Т-образных фильтрах крайние конденсаторы должны иметь емкость 2С» а конденсаторы, стоящие между катушками, — емкость Сы все катушки должны иметь ш~дуктиввосгь бь В П-образных фильтрах крайние ка. тушки должны иметь индуктивность 2бь а катушки, стоящие между конденсаторами, — индуктивность бы все конденсаторы должны иметь емкость Сь Рис.
4.18. Т-образный полосовой фильтр Рис. 4.19. П-образный полосо- вой фильтр фильтров. Однако чаще на практике используют в качестве элементов полосовых фильтров колебательные контуры (рис. 4.20). Для токов с частотами, близкими к резонансной частоте, последовательный контур представляет малое, а параллельный весьма большое сопротивление. Поэтому эти токи почти беспрепятственно проходят через фильтр. Для токов же, частоты которых сильно отличаются а) а) Рис. 4.2!.
Схемы загра- дительных филыров: а — Т-образный; б— П-образный ф Рис. 4.22. Частотная характеристика заградительного фильтра Глава пятая ДЛИННЫЕ ЛИНИИ 5.1. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ КОЛЕБАНИЯ Б ИДЕАЛЬНЫХ БЕСКОНЕЧНО ДЛИННЫХ ЛИНИЯХ Рнс. 4.20. Схемы полосовых фильтров, составленных из колебател *- ных контуров: а — П-образный; б— Т-образный от резонансной, последовательный кон.
тур представляет значительное, а параллельный весьма малое реактивное сопротивление, вследствие чего токи не проходят через фильтр. Одиночные контуры не обладают достаточно однородными свойствами в широком диапазоне частот, поэтому в тех случаях, когда важно получить особенно широкую полосу и постоянную степень передачи внутри нее, используют фильтры в виде систем связанных кон. туров. Широкан полоса пропускания и равномерное воздействие на пропускаемые токи обеспечивается сильной связью илм расстройкой контуров одного относительно другого с использованием достаточно большого числа контуров в фильтре.
Часто приходится решать обратную задачу; не пропуснать через фильтр токи определенной полосы частот. Оче- В предыдущих главах были рассмотрены свободные и вынужденные колебания .н прохождение токов в устройствах, линейные размеры которых много меньше длины волны. Это позволило считать, что тот или иной элемент устройства обтекается в данный момент видно, что такой заградительный фильтр может быть получен из полосового фильтра простой переменой мест элементов, включенных последовательно и параллельно источнику (рис. 4.2П.
Характеристика затухания заградительного фильтра приведена на рис. 4.22. одинаковым током или находится под одинаковым по его длине напряжением. Данное положение несправедливо для очень многих радиотехнических устройств, размеры которых соизмеримы с длиной волны. При этом их свойства часто проявляются с совершенно неожи- 59 данной стороны. Например, провода лапин передачи, замкнутые на конце, могут вести себн как устройства с бесконечно болыцим входным сопротювлением, а разомкнутые — как короткое замыкание. Провода линии передачи, размеры которых соизмеримы с длиной волны, принято условно, называть д л и н н ы и и линиями. Рассмотрим явления, происходящие в идеальной (т. е. лишенной потерь) счстече, состоящей из двух одинаковых прямолинейных проводов неограниченной длины; такую систему называют идеальной с н м и е т р и ч н о й д в у хи р о в о д н о й л и н и е й (рис.
5.1). Рис. 5.1. Симметричная двухпронодная линия До подключения источника в проводах линии тока нет. При подключении к началу линии, т. е. к ее входу, источника постоянного напряжения Е (рис. 5.2) в ближайших к источнику Рнс. 5.2, Процессы в линии прн подключении к ней источника постоянной ЭДС участках проводов линии начинает проходить ток, так как в один из проводов поступают электроны с отрицательного полюса источника, а из другого провода электроны уходят к положительному полюсу. В результате ближайшие участки проводов линии заряжаются, между ними вознинает напряжение, равное напряжению источника. Этот участок линки начинает играть роль источника напряжения для последующего участка и т. д.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
