электрические фильтры. 1. 1 Радиоабылдаыш сзгіштер жайында жалпы малматтар
 Скачать 2.14 Mb.
|
|
1 ТЕХНИКАЛЫҚ ТАПСЫРМАНЫҢ ТАЛДАУЫ 1.1 Радиоқабылдағыш сүзгіштер жайында жалпы мағлұматтар Электрлік сүзгілер электр тізбектерінде қажетсіз кедергіні болдырмайды және түзеткіштен кейінгі кернеудің жоғарылауына жол бермейді. Әдеттегі LC сүзгілері әдетте электронды каскадтарда қолданылады, мысалы, ортаңғы толқынды радиоқабылдағыштың кіруіне қосылған қарапайым LC тізбегі белгілі бір радиостанциямен басқарылады. Сүзгілер көп арналы акустикалық жүйелерде дыбыс жабдығының төмен, орташа және жоғары жиіліктерінің таралуына, магнитофондардағы жиілікті күшейту схемаларына және т.б. бөлу үшін жасалды. Көп арналы эквалайзерлердегі амплитудалық-жиілік сипаттамаларын реттеу. пайдаланылады.Бұдан басқа, электрлік сүзгілер көп арналы байланыс жүйелерінде, радиотехникада, автоматтандыруда және сигналдардан өзгеше электр сигналдарында шу мен шу пайда болған жағдайларда пайдаланылады. Электрондық сүзгілер қажетті компоненттерді таңдау үшін немесе қажетсіз қуат спектрін басу үшін пайдаланылатын құрылғылар. Нәтиже бағдарлама модельдеу схемасына енгізілген. Ол сондай-ақ сигналдар спектрін зерттеу үшін қолданылады. Нәтижелер схемалық модельдеу бағдарламасына енгізілген. Қазіргі радиотехникада тосқауыл саңылауы бар пайдалы ақпарат (хабар) алған кездейсоқ процестің кез-келген бөлігі болып табылады. Бұдан басқа, жиілікті таңдау үшін сигналдар сүзгі арқылы тазартылады. Электр сүзгілері - бұл сыртқы әсерлерге селективті жауап беретін тізбектер.Сүзгі сипаттамалары уақытша немесе жиі айналдыра болуы мүмкін, әдетте, соңғы жағдайда, белгілі бір сүзгі жиілігі қажетті жолақ енін анықтаған кезде. 1.2 Сүзгіштердің қасиеттері бойынша бөлінуі Электр сүзгілері түрлі техникалық сипаттамаларға сәйкес жіктеледі. Құрастыру әдісін және элемент негізін пайдалану арқылы сүзгілер келесі түрлерге бөлінеді: электрлі механикалық сүзгіштер, шоғырланған элементтердегі сүзгіштер (LC – сүзгіштер), активті RC – шоғырланған және таралған элементіндегі сүзгіш, кварсті және керамикалық, ұзын желі қимасындағы сүзгіштер, сандық сүзгіш және коммутрирленген, беткі акустикалық тербеліс сүзгіштері. Сүзгіштердің негізгі функциясы жолақтардың белгілі бір топтарынан өтуге жол бермеу және бір мезгілде басқа жиілік топтарын немесе спектрін беру болып табылады. Схемалардың күрделілігіне байланысты сүзгілер екі негізгі түрге бөлінеді: белсенді және пассивті. Мұнда талқыланған белсенді сүзгілер, негізінен, жартылай өткізгіш таңдамалы күшейткіштердің каскадты болып табылады. Пассивті сүзгілер - негізінен дыбыс немесе дыбыс жиілігі үшін пайдаланылатын RC сүзгілері, немесе жоғары жиіліктерде қолданылатын LC сүзгілері. Сүзгілерді жіберуге немесе босаңсытуға болатын жиіліктер бойынша сұрыптауға болады: 1 Төмен жиілікті сүзгіштер барлық жиіліктерді таңдалған мәннен төмен және жоғары жиілікте үстемдік беретін сүзгілер. Төмен жиілікті сүзгіштер жоғары жиілікті қиып түсетін сүзгілер ретінде белгілі. 2 Жоғары жиілік сүзгісі таңдалған мәннен жоғары жиіліктерді тарататын және төмен жиілікте басымдық беретін сүзгілер. Жоғары жиілік сүзгісі төмен жиілікті бөгеші сүзгісі ретінде де белгілі. 3 Режекторлы немесе бөгеуші сүзгіштер, төмен және жоғары жиіліктерді өткізіп, жиіліктің таңдалған жолағын өткізбейді. 4 Жолақтық сүзгіштер, төмен және жоғары жиіліктерді жібермей, жиіліктің таңдалған жолағын өткізеді. Келесі 1.1 суретте сүзгіштердің шартты белгілері көрсетілген.  Сурет 1.1 Сүзгілердің шартты белгілері RС-Сүзгілер. Пассивті RC резистивтік сүзгілері төмен жиілікті сигналдарды сүзудің қарапайым аспабы болып табылады. Төмен жиіліктерде конденсатор мен резистордан қатарлап жалғанып жалғастырылған, ал жоғары жиіліктер берілген резистор мен конденсатор арқылы бірізді жалғанады. RС сүзгісінің тиімділігі тізбектің жалпы кедергісіне белсенді немесе реактивті кедергінің қатынасына байланысты. Берілген жиілікте сүзгі сигналдың децибелмен әлсіреуін бағалайды. Жиі RC сүзгілері кесу жиілігінде 3 дБ (яғни кіріс сигналдары 0,707) ажыратуға арналған. Дегенмен, 1 дБ кейбір RC сүзгілерін жобалайды. RC-сүзгілерді есептеу кезінде шамалардың бірі С конденсаторының сыйымдылығы немесе резистордың кедергісі R, ал қалған мәні берілген ажырату жиілігі үшін анықталуы ескеріле отырып ұсынылуы мүмкін. Тәжірибе тұрғысынан, әдетте резистордың мәні тізбектің басқа мақсаттарын есепке алу үшін таңдалады. LC сүзгілер. L индуктивтілік катушкасынан және С конденсаторынан неғұрлым сапалы сүзгілер құрайды. LC сүзгілері резисторларда қосылуы мүмкін. LC-сүзгілердің кірісі мен шығысы сигнал көзі мен келісілген жүктемеге сәйкес қосылады. Активті сүзгілер. Күшейткіштермен пассивті сүзгілерді (RC немесе LC) жалғай отырып, белсенді сүзгілерді алуға болады. Олар екі негізгі ерекшеліктен тұрады: біріншіден, LC сүзгілері үшін төмен жиілікті талап ететін үлкен және кіші индуктивтілік катушкасының баламалығын алуға болады; екіншіден, пассивті сүзгілердегі сигналдың әлсіреуі белсенді сүзгілерде болмайды. Сүзгі-төртұштық. Сондықтан сүзгі қасиеттерінің сипаттамасы үшін төртұштықтың функциялары қолданылады. Бірінші кезекте төртұштықта-кернеу бойынша берудің кешенді коэффициенті.  Мұндағы  –кірістік кернеуі. –шығыстық кернеуі.Беріліс коэффициенті сүзгінің негізгі сипаттамаларын алуға мүмкіндік береді. Атап айтқанда, амплитуда-жиілік сипаттамасы (АЖС). АЖҚС сүзгісін беру кешенді коэффициенттің модулі ретінде анықталады.  Іс жүзінде АЖС-ны анықтау оңай, ол үшін вольтметрдің көмегімен кірістік және шығыстық кернеулерді өлшеп, осы кернеулердің түрлі жиіліктегі қатынастарын есептеу арқылы табуға болады. Беріліс комплекстік коэффициентінің модулінің мәні бойынша  сигналдың өшуі немесе өткізілуі жайлы айтуға болады. Егер болса, онда шығыс кедергісі шамамен кірістік кернеуге тең, сондықтан да,  жиілігі сигнал сүзгісімен өткізіледі. Керісінше, АЖС аз шамасында,  болған кезде, жиілікпен сигналдың өшуі жүзеге асады.1.2 суретте ТЖС, ЖЖС, ЖС және БС сүзгілерінің амплитудалық-жиіліктік сипаттамалары келтірілген. Бұл жағдайда төмен жиілікті және жоғары жиілікті жиіліктердің сүзгілері үшін, сондай-ақ төмен жиілікті және жоғары жиілікті жиіліктердің сүзгілері үшін АСЧ = 1⁄√2≈0,707 рет. Әдетте, шекаралық жиілік сүзгісі өткізу жолағының шекарасы деп санайды. ЗС және ЗС үшін көрсетілген: fр-өткізу жолағының орталық және тежеу жиілігі; П-өткізу және тежегіш жолақтары. Тежелу жолағын және өткізу жолағын анықтау үшін 0,707-ге тең деңгейден басқа шекаралық жиілік деңгейлері пайдаланылады. Кейде, сонымен қатар, қосымша шекаралық жиіліктер енгізіледі. Мысалы, қосымша жиілік F3 1.2, а суретте көрсетілген. Бұл жағдайда F3 жиілігі сүзгінің тежеу жолағының шекарасын анықтайды.  Сурет 1.2 Реалды сүзгілердің типтік амплитудалық-жиіліктік сипаттамалары Егер таңдау қасиеттері сүзгіде жақсы болса, сипаттамасының формасы тіктөртбұрышқа жақын амплитудалық жиілік. Сондықтан 2 1.2, б суретте көрсетілген қисық сызықтар амплитудалық жиілік сипаттамасының жақсы сапасымен дайындалған сүзгілерге жатады. Амплитудалық жиіліктік сипаттамадан басқа, сүзгіні толық сипаттау үшін фазалық жиіліктік сипаттама (ФСС) қолданылады. Фазалық жиіліктік сипаттама кешенді сүзгіні беру коэффициентінің бастапқы фазасы ретінде анықталады (аргумент):  f φ_1жәнеφ_2– мұндағы-бастапқы кіріс және шығыс сигналдарының фазалары. Формуладан фазалық жиілік сипаттамасы бастапқы кіріс сигналдық фазаға фильтрмен қосылған фазалық ығысуды анықтайды. LC-сүзгілер-индуктивтік ораманы және конденсаторлардан тұратын сүзгілер (LC-сүзгілердің схемасына қосымша резисторлар қосылатынын атап өткен жөн) және т. б.Әдетте, іс жүзінде қолданылатын сүзгілердің барлық түрлері теориялық талдауды жеңілдету үшін LC-сүзгілерге әкеледі. Бұл ретте сүзгілердің элементтері нақты күйдегі оларды орамалар, конденсаторлар және резисторлар түрінде электр аналогтарымен алмастырады. Мысалы, LC сүзгілерінің схемаларын қарастырайық.Орама және конденсатордан тұратын сүзгілерді тұрғызу үшін Г-, П- және Т- тәріздес жалғанулар қолданылады. Олар 1.3 - суретте көрсетілген. Бұл схемаларда Z1және Z2 бірдей толық кедергілері қолданылады. Сондықтан да бірдей өткізу жолағына барлық үш сүзгі де шамамен ие болады. 1.3 - суретте көрсетілген көпзвенолық деп бірнеше каскадтық-қосылған тізбектерден тұратын сүзгілер аталады. Мысалы, Г - немесе Т- звено екі П -звенолардың каскадтық қосылысымен алуға болады (сурет-1.3).  Сурет 1.3 Сүзгіштерді тұрғызу кезіндегі қолданылатын звенолар Кеңінен қолданылатын тәжірибе бірзвенолық Ж.-қарапайым типті сүзгілер төменгіжиілікті схемасы. Мұндай сүзгілердің іріктеп қасиеттері орау және конденсаторлық қасиеттермен түсіндіріледі (сурет-1.4).  Сурет 1.4 Г-типті бір звенолық ТЖС қарапайым схемалары Мысалы, 1.4, суретте көрсетілген сүзгінің жұмысы келесі түрде сипатталады. Кіріс сигналының жиілігінің ұлғаюы кезінде конденсатордың кедергісі кемиді (1/  С) 0. Конденсатордағы шығыс кернеу ұмытылады, сондықтан да, сүзгі арқылы жоғары жиілікті сигнал өтпейді (басылып тасталады). Егер  0, онда (1/ С) ∞ шексіздікке ұмытылып, U2»U1.Сондықтан да, төмен жиілікті сигнал сүзгілері арқылы аз сөнумен өтеді. Төмен жиілікті сүзгінің амплитудалық жиілік сипаттамасы 1.2, а суретте көрсетілген. Сәйкесінше басқада сүзгілердің жұмысы да түсіндіріледі. 1.4, в суретте келтірілген схема ең жақсы таңдауды беретіндігін айта кетейік, себебі бұл схемада бір емес, екі реактивті элементтің жиіліктік қасиеттері қолданылады.Бірнеше звеноларды бірізді байланыстыру кезінде және П-тәріздес және Т-тәріздес звеноларын қолдана отырып, төменгі жиілікті сүзгілердің жиіліктік сипаттамаларының тікбұрыштылығын ары қарай жақсарта аламыз. Бір буынды жоғары жиіліктегі практикада жиі қолданылатын сүзгілердің қарапайым схемасы. Бұл сүзгілердің жұмысы ораманың және конденсатордың жиіліктік қасиеттерімен түсіндіріледі. Төмен жиілікті сүзгілер сияқты Т типті-буындарды қолдану сүзгілердің амплитудалық-жиіліктік сипаттамаларының тікбұрыштығын жақсартады 1.3. Жолақты өткізу жиілік сипаттамалары бойынша сүзгіштерді бөлу Жолақты өткізу жиілік сипаттамалары бойынша сүзгіштер алты типке бөлінеді: 1) ЖЖС (жоғары жиілікті сүзгіш) - fн- ден ∞ке дейінгі жиілігі бар сигналдарды өткізеді (сурет 1.5б). 2) ТЖС (төменгі жиілікті сүзгіштер) - 0 ден fв- (fв=ωв/2π) ке дейінгі жиілігі бар сигналдарды өткізеді (сурет 1.5а). 3) РС (режекторлы сүзгіш) – берілген жиілік және жолақ жиілікті сигналдарды өткізбейді (сурет 1.5в). 4) ЖС (жолақтысүзгіш) - fн-ден fв.ке дейінгі жиілігі бар сигналдарды өткізеді. 5) ТС (тырмаланған сүзгіш) – бірнеше өткізу жолағы бар сүзгіш . 6) РТС (режекторлы тырмаланған сүзгіш) – бірнеше өшу жолағы бар сүзгіш (сурет 1.5г).   Сурет 1.5 Радиоқабылдағыш сүзгіштің принципиалды схемасы Төменгі жиілік (а), жоғары жиілік (б), жолақты жіберуші (в), жолақты ұстаушы (г) және олардың сипаттамалары (сәйкесінше д, е, ж, з): L1, L2,..., Ln — индуктивті орама; C1, С2 ,...,Сп — конденсаторлар; R1, R2, Rn — резисторлар; f — жиілік; fн, fв — шекті жиілік Өшу жолағы мен сүзгіштердің өту жолағы бойынша сипаттамалар 1.6 суретте келтірілген.  Сурет 1.6 Сүзгіш сипаттамалары 1.4 Қосылу схемасы бойынша сыныпталуы Сүзгіштер Г, Т және П тәрізді жалғану схемаларына бөлінеді Сол сияқты көпірлі схема және тізбектелген (сатылы) схема түрінде 1.7 суретте берілген.  Сурет 1.7 Г, Т және П тәрізді, көпірлі схема және тізбектелген жалғану схема сүзгіштері 1.5 Сипаттама көрсеткіші бойынша сүзгіштерді бөлу Сипаттама көрсеткіші бойынша сүзгіштер бөлінеді: - k типті сүзгіштер (қарапайым Г,Т және Птәрізді схемаларбойынша жалғанған); К типті реактивті сүзгілердің элементтері буындардан тұрады. Олардың параметрлері диапазонның барлық жиіліктерінде мынадай шарттарды қанағаттандырады.  k типті (k – тұрақты оң шама) сүзгіштерге жатады: - m типті сүзгіштер (біршама жоғары реттегі туынды сүзгіштері); - mm’, m1,m2 және басқада типті сүзгіштер; - максималды жазық сипаттамалары барсүзгіштер (Баттерворд сүзгіштері); - тиімді сүзгіштер (Чебышева сүзгіштері). 1.8 суретте сүзгіштердің шартты белгінеуімен сипаттамалары көрсетілген.  Сурет 1.8 Сүзгіштердің шартты белгінеуі 1.6 Қолданылатын элемент типтері бойынша сыныпталуы Қолданылатын элементтік типтері бойынша классификациялануы: - таза реактивті (LC-сүзгіштері); - орама индукциясыз (RC-сүзгіштері); - активті кедергі RC-сүзгіштері; - тербелмелі төртұштық сүзгіштері (таратылған параметрлері бар төртұштықтар). - электрлі механикалық сүзгіштер (пъезоэлектрлік немесе магнитті стрикциялы материалдар қолданылатын сүзгіштер 1.9-1.10 сурет).  Сурет 1.9 Пъезоэлектрлік сүзгіш  Сурет 1.10 Магнитті стрикциялы 1.7 Тағайындалуы бойынша сүзгіштердің бөлінуі Сүзгілер арналуы бойынша арналық, топтық, бағытталған, желілік және қосалқы болып бөлінеді.: - Арналық сүзгілер тарату станцияларында жолақтардың жиілігін қалыптау үшін, ал қабылдау станцияларында жолақтардың жиілігін жеке арналарға бөлу үшін пайдаланылады. Арналық сүзгілерге жиі жолақтық жиілік сүзгілері қолданылады. - Бағыттаушы сүзгілер қарама-қарсы бағыттағы сигналдарды беруге арналған екі жолақты екі сымды жүйелерде әр түрлі жиіліктік жолақтарды бөліп алады. Ол ЖТС және ЖТС пайдалану арқылы жиналады (1.11 сурет).  Сурет 1.11 Бағыттаушы сүзгіш Желілік сүзгілер бір байланыс жүйесінде жұмыс істейтін басқа беру жүйесін бөлуге арналған. Ол TDS және PGP сияқты болжамды сүзгілерді пайдаланады. Топтық сүзгі топтық жолда кедергі болдырмау үшін бір жақты жиілік жолағын алу үшін жолақтарда, бу турбиналарында және бу қазандықтарында қолданылады (1.12 сурет).  Сурет 1.12 Жолақты топтық сүзгіш Қосымша сүзгілер жиілік немесе жиілік ауқымын алу үшін қолданылады. Оған қатынауды ТЖС және ТЖС параллель қосылыстарымен алуға болады . Қосымша сүзгілер бір жиіліктің немесе тар жолақтың бөлшектерін алу үшін қолданылады. Оны қатарлап қосылу арқылы алуға болады (1.13 сурет).  Сурет 1.13 Қосымша сүзгіш |