2015-04-30
1080
10.2.1.1 Выполним анализ первого фильтра из таблицы 7.1. Его схема, составленная в проекте «Orcad>filtr1» со значениями величин элементов, рассчитанными для частоты среза f C = f В = 4,242 МГц (таблица 7.1) показана на рис. 10.1.
Рис. 10.1 Схема фильтра гармоник в проекте «Orcad>filtr1»
Частотные характеристики фильтра показаны на рис. 10.2.
Рис. 10.2 Частотные характеристики фильтра: —— U ВЫХ, ---- U ВХ
1) Рассматривая рис. 10.2 можно сделать выводы о том, что фильтр обеспечивает до частоты f = 4,242 МГц «хорошее» согласование источника сигнала с нагрузкой, в качестве которой выступает резистор R 2 = 50 Ом. Об этом позволяют судить значения напряжений U ВЫХ = 0,5 В, и U ВХ, мало отличающееся от 0,5 В на частотах до f = 4,242 МГц.
Для более точного определения качества согласования рассмотрим характеристику U ВЫХ на частотах до f = 4,242 МГц при другом масштабе по оси ординат (рис. 10.3).
Рис. 10.3 U ВЫХ
В трех точках частотной оси 0, 3,13 и 4,13 МГц наблюдается полное согласование источника сигнала с нагрузкой: U ВЫХ = U ВЫХ МАКС = 0,5 В, коэффициент отражения S = 0. На частотах 2,12 и 3,76 МГц U ВЫХ уменьшается до значения U ВЫХ МИН. = 499,37 мВ. Используя связь функции передачи и коэффициента отражения: 
(10.1)
|
|
|
где 
, вычислим значение коэффициента отражения на указанных частотах 
(5%), что соответствует, заданному для фильтра Кауэра шестого порядка С06-05-48 [6, стр. 46]. Обычно для фильтрации гармоник каскадов работающих с отсечкой тока (например, для фильтрации гармоник передатчика) используют фильтры, коэффициент отражения которых в полосе пропускания не превышает 5%. Это означает, что каскад в этой полосе ощущает нагрузку мало отличающуюся от расчетной (оптимальной).
2) Рассмотрим качество фильтрации внеполосных излучений, в частности гармоник передатчика. Для этого рассмотрим характеристику U ВЫХ на частотах выше 5,5 МГц (рис. 10.4). Из рис. 10,4 следует, что начиная с частоты, называемой частотой гарантированного затухания, fS = 5.97 МГц и нигде далее значение U ВЫХ не превышает 5 мВ. Следовательно, начиная с этой частоты фильтр обеспечивает гарантированное затухание (подавление) гармоник до уровня определяемого по соотношению 
дБ, что также соответствует, заданному для фильтра Кауэра С06-05-48 [6, стр. 46].
Если частоту гарантированного затухания fS = 5.97 МГц поделить пополам, окажется, что все гармоники сигналов, расположенных в диапазоне частот от частоты f Н= fS /2= = 2,985 МГц до частоты среза f C = f В = 4,242 МГц будут подавлены (ослаблены) до уровня – 40 дБ. То есть фильтр без перестройки его элементов гарантирует для этого диапазона подавление гармоник (рис. 10.5). Диапазон частот сигналов, гармоники которых будут подавлены выделен на рис. 10. 5 серым цветом.
|
|
|
Рис. 10.4
Рис. 10.5
3) Рассмотрим теперь, к каким последствиям может привести «неудачная» конструктивная реализация фильтра. В частности, предположим, что конденсаторы С 1, С 2, С 3, имеют большие индуктивности выводов. На рис. 10.6 последовательно с конденсаторами С 1, С 2, С 3 включены индуктивности L 4, L 5, L 6, имитирующие индуктивности выводов конденсаторов.
Рис. 10.6 Схема фильтра с учетом индуктивностей выводов конденсаторов
С 1, С 2, С 3
В действительности индуктивности выводов существенно меньше и в рассматриваемом диапазоне частот, как правило, их влияние можно не учитывать. Индуктивности выводов оказывают заметное влияние на характеристики фильтров гармоник на частотах 100, 200 МГц. В данном случае их значение выбрано очень большим 0,1 мкГ только для того, чтобы изменение характеристик было заметнее. Частотная характеристика фильтра с учетом индуктивностей выводов приведена на рис. 10.7
Рис. 10.7
Как следует из рис. 10.7 наиболее заметные изменения частотной характеристики произошли в области частот выше 20 МГц. На частоте 40 МГц гармоники ослабляются всего в четыре раза (12 дБ), а не 100 раз (40 дБ) как это было в исходном фильтре (см. рис. 10.1, рис. 10.4). То есть наличие индуктивностей выводов привело к значительному ухудшению фильтрующих свойств фильтра.
