4.1. Теоретические основы проектирования устройств фильтрации
4.1.1. Сигналы и помехи
Устройства фильтрации и задержки используются выделения и обработки сигналов в РЭС, причем мощность принимаемых и обрабатываемых сигналов может быть существенно ниже мощности помех, поэтому требования к устройству фильтрации может быть весьма сложными. Схемотехнические устройства фильтрации и задержки используются во входных цепях , цепях обработки ВЧ и ПЧ сигналов, НЧ цепях и цепях питания аналоговой и цифровой РЭА.
Пример: мощность сигнала в антенне
Где S – эффективная площадь антенны, а – коэффициент, учитывающий потери при распространении, l – расстояние перед приемником.
Пусть Рперед = 1кВт
Очевидно, что помехи от близких источников могут быть значительно выше. Кроме того в приемнике есть и собственные шумы (флуктуационные помехи).
Необходимо выделить на фоне помех сигнал, в котором содержится информация (сообщение). Такой сигнал имеет конечный спектр (ширину полосы частот).
В простейшем случае спектр можно характеризовать полосой частот сигнала Dws.
Зная о сигнале, поговорим о помехах.
1. Флуктуационные помехи – это шумы аппаратуры, атмосферы и прочие. Они характеризуются широким спектром («белый», «розовый» и другие шумы), нормальным распределением мгновенных значений n(t) ; их спектр – Gn(w); часто спектр помех равномерный Gn(w) = Nn, где Nn – плотность мощность помехи на единицу полосы частот.
Флуктуационную помеху на выходе узкополосного фильтра можно рассматривать как колебания со случайной амплитудой и фазой (Аm – распределение Релея, jп – равномерное распределение).
2. Квазигармонические помехи («квази» - почти )– помехи с весьма узким спектром (например, генератор находящегося рядом прибора).
3. Импульсные помехи – случайный поток импульсов с несущей частотой, близкой к средней частоте фильтра (сигнала).
4. Помехи, подобные сигналу
Последние три вида помех имеют искусственное происхождение и могут создаваться преднамеренно.
Задача РЭС – выделить сигнал на фоне помех, для чего используются особенности сигналов и конкретных видов помех. Устройства, реализующие эту задачу, называют устройства фильтрации или фильтры.
Фильтрация может осуществляться в частотной и временной областях.
При фильтрации в частотной области свойства фильтра характеризуются его АЧХ и ФЧХ.
отклик фильтра на сигнал:
FsФ(jw) – спектр сигнала на выходе фильтра; КФ – коэффициент усиления фильтра на средней частоте.
Аналогично находится отклик на помеху, если известен ее спектр.
В зависимости от особенности свойств сигнала и помехи определяются и требования к АЧХ и ФЧХ фильтровю
Форма АЧХ и ФЧХ, а также особенности обработки сигнала при фильтрации лежат в основе классификации фильтров.
4.1.2. Классификация устройств фильтрации
ПО ВИДУ АЧХ
А) Фильтры низких частот (ФНЧ)
Б) Фильтры верхних частот (ФВЧ)
В) Полосовые фильтры (ПФ)
Г) Режекторные фильтры (РФ)
Наиболее сложными и широко применяемыми являются полосовые фильтры
Гиперссылка
ПО РОЛИ АЧХ И ФЧХ
в процессе фильтрации фильтры подразделяют на
· Трансверсальные (основные свойства определяются ФЧХ).
· Нетрансверсальные (основные свойства определяются АЧХ).
В зависимости от особенностей обработки сигнала фильтры делят на:
· Аналоговые – обработка сигнала идет непрерывно по амплитуде и во времени.
· Дискретные – обработка сигнала непрерывна по амплитуде, но дискретна во времени
· Цифровые – дискретизация по амплитуде и во времени (см. теорему Котельникова)
В Аналоговых и дискретных фильтрах соблюдается пропорциональность между направлением (током) сигнала на входе и на выходе и их называют линейными.
Также аналоговыми, дискретными и цифровыми могут быть линии задержки
Дальнейшая классификация фильтров и ЛЗ проводится по особенностям физической реализации.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.
