Метод проектирования устройств фильтрации по рабочим параметрам

Полосовой фильтр - фильтр, пропускающий частоты, находящиеся в некоторой полосе частот между граничными левой и правой частотами. Область частот пропускаемых колебаний, для которых модуль коэффициента передачи равен некоторой величине с заданной точностью, называется полосой пропускания (ПП). Область частот задерживаемых колебаний, для которых модуль коэффициента передачи не превосходит некоторого заданного значения, называется полосой задерживания (ПЗ). Между полосой пропускания и полосой задерживания лежит переходная область (ПО).

Метод расчета фильтра по рабочим параметрам позволяет получить заданную частотную характеристику фильтра, в основе которой лежит характеристика рабочего затухания (ХРЗ):

, (2.1)

где характеристика рабочего затухания, дБ;

модуль коэффициента передачи фильтра, дБ;

неравномерность в ПП, %;

функция фильтрации (аппроксимация в ПП).

Общий вид характеристики рабочего затухания полосового фильтра изображён на рисунке 2.1:

Рисунок 2.1 - Общий вид характеристики рабочего затухания полосового фильтра

Как видно из этого рисунка, ХРЗ ПФ имеет пять областей: первая - нижняя полоса задерживания, вторая - нижняя переходная область, третья - полоса пропускания, четвёртая - верхняя переходная область и последняя, пятая, - верхняя полоса задерживания. Здесь - нижняя (верхняя) граничная частота полосы задерживания; - нижняя (верхняя) граничная частота полосы пропускания; - гарантирование пропускание в полосах задерживания; - неравномерность ХРЗ в полосе пропускания. Характеристика считается заданной, если известны все приведенные параметры.

На начальном этапе проектирования полосового фильтра мы должны преобразовать модель ФНЧ-прототипа в модель ПФ. Затем следует этап нормирования коэффициентов. В методике расчёта фильтра по рабочим параметрам используется нормализованный расчёт, при котором реальная область частот нормируется относительно среднегеометрической центральной частоты. Далее осуществляется операция денормирования коэффициентов полученного ПФ. Затем производится расчёт и построение частотно-временных характеристик нормированной и денормированной модели. Среднегеометрическая центральная частота ПП находится по формуле:

(2.2)

Передаточную функцию полосового фильтра можно получить из передаточной функции нормированного фильтра нижних частот, заменив p на A(p+1/p). В этом выражении A - постоянная преобразования, которая характеризует относительную полосу пропускания фильтра.

(2.3)

где (2.4)

Осуществляя указанную замену и выполняя последующие преобразования, получают модель нормированного ПФ соответственно вида:

Читайте также

Разработка микропроцессорного контроллера для контроля ритма дыхания больного
В последнее время микропроцессорные средства вычислительной технике стало широко применяться в приборах бытовой техники, различных контрольно-измерительных устройствах, системах управлен ...

Применение пространственной фильтрации для улучшения радиоголографических изображений объектов, находящихся за препятствиями
В настоящее время активно развивается раздел науки, посвященный радиовидению. Это связано с тем, что радиовидение может найти свое применение в широкой сфере деятельности человека для об ...

Разработка комплекта электрических схем маршрутной релейной централизации блочного типа
Целью дипломного проектирование являлась разработка комплекта электрических схем маршрутной релейной централизации блочного типа (БМРЦ) для использования их студентами техникума в качест ...