 |
Расчёт избирательной системы тракта ПЧ с LC-ФСИ
|
|
|
|
Наибольшее распространение в радиовещательных приёмниках получили LC-ФСИ, образованные каскадным включением Т- или П-образных полосовых звеньев, согласованных между собой по характеристическому сопротивлению. Эти фильтры реализуют передаточную характеристику Баттерворта, имеют гладкую колоколообразную АХЧ в полосе пропускания и монотонно возрастающую характеристику затухания в полосе задерживания, а также гладкую ФХЧ с малой нелинейностью. Общее число звеньев достигает 5-6 и более. Наиболее часто используются звенья с внешнеёмкостной связью между контурами, реже – с трансформаторной связью или комбинацией этих связей.
Расчёт LC-ФСИ данного типа обычно выполняется графическим методом с помощью семейства обобщённых резонансных кривых одного элементарного П-образного звена ФСИ (см. рисунок 3 и приложение А) [3,10]. На вертикальной оси отложено ослабление σ, на горизонтальной – значения обобщённой расстройки
,
где 
- расчётная полоса пропускания;
, 
- частоты среза элементарного звена ФСИ;
– абсолютная расстройка.
Резонансные кривые построены для различных значений обобщённого затухания
,
где 
– средняя частота расчётной полосы пропускания;
– собственная (конструктивная) добротность контуров, образующих звено ФСИ.
Применение многозвенного LC-ФСИ целесообразно, если собственная добротность контуров
.
В противном случае ФСИ будет проигрывать системе с двухконтурными полосовыми фильтрами по коэффициенту прямоугольности АХЧ и избирательности при одинаковом количестве контуров.
Порядок расчёта
1 Предварительно задаёмся расчётной полосой пропускания ФСИ
=(1,05÷1,25) 
, (78)
где – сквозная полоса пропускания радиотракта по п. 3.2.
|
|
|
2 Определяем необходимую собственную добротность контуров ФСИ
, (79)
где 
– промежуточная частота, кГц;
– расчётная полоса пропускания ФСИ, кГц.
3 Используя ориентировочные значения конструктивной добротности 
для контуров тракта ПЧ в таблице 8, оцениваем возможность обеспечения требуемого значения 
и выбираем 
. Далее переходим к расчёту по п.4
Если обеспечить необходимую добротность контура не представляется возможным, т. е. максимальное значение конструктивной добротности в таблице8 
< , то проектирование LC-ФСИ при заданных и нецелесообразно ввиду его низкой эффективности и громоздкости. В этом случае следует применить готовый покупной ФСИ или систему распределённой избирательности на основе двухконтурных полосовых фильтров.
4 Определяем значения обобщённых расстроек:
а) на краях сквозной полосы пропускания
; (80)
б) для соседнего канала
, (81)
где 
– абсолютная расстройка соседнего канала, при которой задана избирательность.
Для трактов с АМ =±9кГц, для трактов с ЧМ =±300 кГц, в формуле (81) нужно использовать положительное значение .
5 Обобщённое затухание
. (82)
6 По резонансной кривой (рисунок 3) с 
по п. 5 определяем значения ослаблений 
, 
одного звена ФСИ, соответствующие обобщённым расстройкам 
и 
по п. 4.
7 Число звеньев, при котором ФСИ обеспечит заданную избирательность
, (83)
где 
– избирательность по соседнему каналу из ТЗ.
Полученное значение округляем до большего целого числа.
Если 
>6, то следует попытаться уменьшить необходимое количество звеньев выбором меньшей в п. 1, применением контуров с большей конструктивной добротностью в п.3 и последующим пересчётом по п.2 – 7.
8 Число звеньев, при котором вносимое ФСИ ослабление на краях сквозной полосы будет равно допустимому
, (84)
где 
– ослабление на краях сквозной полосы пропускания, принятое для тракта ПЧ в п. 3.5.
|
|
|
9 В результате расчёта количества звеньев по пп. 7,8 необходимо выполнить условие
, (85)
причём оптимальным является соотношение, при котором 
незначительно (не более чем на 1) превышает округлённое значение .
Если значительно больше , то целесообразно сузить расчётную полосу в п. 1 и повторить расчёт по пп. 2-8.
Если < , то необходимо:
¾ расширить расчётную полосу в п.1 и повторить расчёт по пп.2-8;
¾ или увеличить конструктивную добротность контуров в п.3 и повторить расчёт по пп.4-8.
При выполнении условия (85) принимаем число звеньев ФСИ 
= .
10 Определяем фактические значения:
а) ослабления на краях сквозной полосы пропускания
; (86)
б) избирательности по соседнему каналу
; (87)
Полученные значения 
, 
необходимо сравнить с заданными и сделать вывод о выполнении поставленных требований.
11 По графику (рисунок 3, приложение А) определяем коэффициент передачи ФСИ в полосе пропускания 
.
12 При рисовании электрической принципиальной схемы ФСИ учитываем, что число контуров ФСИ
,
т. е. контуров должно быть на один больше принятого числа звеньев, так как крайние контура образуют собой полузвенья.
Рисунок 3 – обобщенные резонансные кривые трёхэлементного П – образного звена ФСИ (а); зависимость коэффициента передачи ФСИ с числом звеньев от параметра b (б)
Пример 10. Определить основные параметры LC-ФСИ для приёмника АМ сигналов.
Исходные данные для расчёта:
¾ промежуточная частота =465 кГц;
¾ полоса пропускания радиотракта по п.3.2 =8 кГц;
¾ избирательность по соседнему каналу из ТЗ =56 дБ;
¾ ослабление на краях сквозной полосы пропускания, принятое для тракта ПЧ в п.3.5 
=8 дБ;
¾ абсолютная расстройка соседнего канала =±9 кГц.
Расчёт
1 Предварительно задаёмся расчётной полосой пропускания ФСИ по формуле (78)
=1,15 =1,15·8=9,2 кГц.
2 Определяем необходимую собственную добротность контуров ФСИ по формуле
= 
.
3 Выбираем по таблице 8 конструктивную добротность контуров ФСИ =250> .
4 Определяем значения обобщённых расстроек:
а) на краях сквозной полосы пропускания по формуле (80)
;
б) для соседнего канала по формуле (81)
.
5 Обобщённое затухание по формуле (82)
|
|
|
= 
.
Округляем до =0,4.
6 По резонансной кривой (рисунок 3) со значением =0,4 определяем значения ослаблений , одного звена ФСИ, соответствующие обобщенным расстройкам и по п.4
=0,87 =1,3 дБ
=1,96 =9,7 дБ
7 Число звеньев, при котором ФСИ обеспечит заданную избирательность, по формуле(83)
.
Полученное значение округляем до большего целого числа =6.
8 Число звеньев, при котором вносимое ФСИ ослабление на краях сквозной полосы будет равно допустимому, по формуле (84)
.
9 В результате расчёта по пп. 7,8 выполняется условие (85)
=6,15> =6.
Принимаем число звеньев ФСИ = =6.
10 Определяем фактические значения:
а) ослабления на краях сквозной полосы пропускания по формуле (86)
=1,3·6=7,8 дБ;
б) избирательности по соседнему каналу по формуле (87)
=9,7·6=58,2 дБ.
В результате расчёта получили, что LC-ФСИ должен содержать число звеньев =6 с обобщённым затуханием =0,4 и конструктивной добротностью контуров =250.
При этом он обеспечивает:
¾ избирательность по соседнему каналу =58,2 дБ, что больше заданной в ТЗ (56 дБ);
¾ ослабление на краях сквозной полосы пропускания =7,8 дБ, что меньше принятого значения для тракта ПЧ в п.3.5 (8 дБ).
11 По графику (рисунок 3, приложение А) определяем коэффициент передачи ФСИ в полосе пропускания =0,14.
12 Число контуров ФСИ
.
|
|
|
