Расчет элементов трактов передачи сигналов в системах автоматики, телемеханики и связи (тип фильтра – ФНЧ, к+m)

МИНИСТЕРСТВО ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ РФ

ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра «Электрическая связь»

К У Р С О В О Й   П Р О Е К Т

ПО ДИСЦИПЛИНЕ 

«ТЕОРИЯ ЛИНЕЙНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ»

«РАСЧЁТ ЭЛЕМЕНТОВ ТРАКТОВ ПЕРЕДАЧИ СИГНАЛОВ В СИСТЕМАХ АВТОМАТИКИ, ТЕЛЕМЕХАНИКИ И СВЯЗИ»

Выполнил:                                                              Васильев Е.В.

    Гр. IV–АТ

Принял:                                                                   Сидорович Д.Ю.

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ

2003

1. СОСТАВ ПРОЕКТА.

1.1.Расчет комбинированного (к+m) LC – фильтра:

·  Определение передаточной функции фильтра;

·  Составление схемы и расчет параметров элементов фильтра;

·  Расчет частотных зависимостей ослабления и фазового сдвига звеньев (полузвеньев) фильтра;

·  Расчет частотной зависимости характеристического сопротивления фильтра;

1.2.Расчет корректора фазочастотной характеристики тракта передачи сигналов:

·  Определение фазового сдвига корректора;

·  Выбор схемы корректора и расчет параметров его элементов;

·  Расчет частотных характеристик параметров передачи корректора и суммарной результирующей характеристики тракта передачи и корректора;

·  Проверка соответствия полученных характеристик заданным допускам;

2. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ.

2.1.К расчету фильтра:

·  Тип фильтра – ФНЧ, к+m;

·  Значения сопротивлений нагрузок, между которыми работает фильтр:               R_г = 700 Ом;     R_н = 700 Ом;

·  Частота среза фильтра - - - f_ср = 3700 Гц;

·  Отклонение характеристического сопротивления от номинального значения в диапазоне частот  0,8f_ср, не более – 3,7%

·  Минимально допустимое ослабление фильтра в полосе задерживания в диапазоне частот  2f_ср – 64 дБ;

2.2.К расчету корректора:

·  Вид корректируемой цепи – ФНЧ;

·  Сопротивление нагрузок – 700 Ом;

·  Полоса частот: 100…3400 Гц;

·  Допустимое отклонение результирующего фазового сдвига - 13º;

3.РАСЧЕТ ФИЛЬТРА

Структурная схема комбинированного фильтра (k+m) приведена на рис.1.

Для обеспечения качественного согласования фильтра с нагрузками на входе и выходе схемы комбинированного ФНЧ располагают полузвенья типа m. Для заданного фильтра со стороны зажимов 1 – 2 включено последовательно-производное полузвено, а со стороны зажимов 3 – 4 – параллельно – производное полузвено типа m. Коэффициент m₁, для лучшего согласования фильтра с генератором и нагрузкой, выбирается равным 0,6. Для согласованного включения фильтров k и m, число включённых в схему звеньев типа k выбрано равным 1,5. Принципиальная схема полученного комбинированного фильтра приведена на рисунке 2.

Рис.2. Принципиальная схема фильтра (исходная).

Проверочный расчет частотной зависимости затухания звеньев типа k в полосе задерживания (Ω = 1..2), выполнен по формуле:

Рис.3:График зависимости затухания звеньев типа k в полосе задерживания.

Частота полюса затухания полузвеньев типа m (f_∞1) рассчитана по формуле:

>

>

>

Проверочный расчет частотной зависимости затухания звена типа m в полосе задерживания (Ω = 1..2), выполнен по формулам:

>

для полосы частот от f_ср до частоты полюса затухания f_∞1 (Ω = 1..1,25);

для полосы частот от частоты полюса затухания f_∞1  до f (Ω = 1,25..2);

Частотная характеристика затухания комбинированного фильтра 1,5*а_к+а_m показана на графике (Граф.1) синим цветом. Она лежит ниже заданной в диапазоне частот полосы задерживания, следовательно, в схему фильтра необходимо добавлять дополнительные звенья.

Так как минимальное затухание фильтра 1,5*а_к+а_m имеет место на частоте 5472,3 Гц (44,38 дБ), то целесообразно дополнительно включить в схему фильтра дополнительное звено типа m с полюсом затухания на этой частоте f_∞2.

Для этого звена

>

Частотная характеристика затухания полученного фильтра 1,5*а_к+а_m1+а_m2 приведена на графике (Граф.1) красным цветом. Затухание полученной схемы фильтра больше требуемого по заданному условию (а_min = 64 дБ) в заданном диапазоне частот полосы задерживания.

Объединяя индуктивности звеньев k и m, получим окончательную схему фильтра НЧ комбинированного типа:

Рис.4 Схема ФНЧ (1,5а_к+а_m1+а_m2)

Элементы фильтра типа k рассчитываются по формулам:

L=R/(π*fср);

C=1/π*fcр*R;