Частотные параметры полосовых фильтров

Чаще всего объектом измерения АЧХ являются частотно-избира-тельные цепи и устройства, в частности фильтры. Определим их частотные параметры на примере полосовых фильтров (ПФ), исследуемых в данной работе.

На рис. 1.2 представлены типичные частотные характеристики полосовых фильтров: АЧХ (а) и затухание (б). Основными частотными параметрами реального ПФ являются:

1) Коэффициент передачи по напряжению K (f) =U _ВЫХ/ U _ВХ.

Коэффициент передачи является функцией частоты. Его значение, соответствующее максимуму АЧХ, обозначают K ₀:

K (f)/ K ₀, Дб

1

0

-3

D f ₀

2

D f _0.1

-20

f _Н f _В f

а

d, Дб D f _0.1

D f ₀

3

0

f _Н f _В f

б

Рис. 1.2. Частотные характеристики полосовых фильтров:

а - АЧХ идеального (1) и реального (2) ПФ;

б - частотная характеристика затухания фильтра.

, , (1.1)

где - значение K ₀, выраженное в децибелах.

2) Коэффициент затухания D (f) = 1/K (f) и минимальный коэффициент затухания D ₀ = 1/ K ₀. Обычно при исследовании фильтров строят зависимость d (f) = K ₀/ K (f), представляющую собой “перевернутую” АЧХ (рис. 1.2, б). Выраженное в децибелах значение называют затуханием передачи, а его зависимость от частоты - частотной характеристикой затухания фильтра. Частоту, на которой D=D ₀, называют частотой минимального затухания.

3) Полоса пропускания D f - полоса частот, в которой затухание передачи не превышает заданного значения. Ширину полосы пропускания, измеренную по уровню 3 дБ (K (f) /K ₀ = 0,707), обозначают D f ₀. Нижняя и верхняя частоты среза фильтра f _Н и f _В соответствуют границам полосы пропускания.

4) Коэффициент прямоугольности - отношение ширины полосы пропускания, измеренной по одному заданному уровню d ₁, к ширине полосы пропускания, измеренной по другому уровню d ₂. Обычно уровни d ₁ и d ₂ принимаются равными 20 и 3 дБ, что соответствует значениям K (f)/ K ₀, равным 0,1 и 0,707 соответственно. Тогда коэффициент прямоугольности

. (1.2)

Коэффициент прямоугольности показывает степень приближения АЧХ реального фильтра к АЧХ идеального.

5) Крутизна скатов АЧХ за пределами полосы пропускания S _АЧХ=çd[ d (f)]/d f ç. Этот параметр позволяет оценить степень подавления мешающего сигнала в зависимости от его удаленности по частоте от границ полосы пропускания фильтра в случаях, когда закон убывания АЧХ от расстройки является монотонным. На практике измеряют усредненное значение S _АЧХ = çD d (f)/D f ç, вычисленное как модуль отношения разности некоторых выбранных значений затухания d ₁ и d ₂ (например, 10 и 20 дБ) к разности соответствующих им частот [ f (d ₁) - f (d ₂)] и выраженное в дБ/кГц:

S _{АЧХ СР} = . (1.3)

Удобнее пользоваться значениями S _{АЧХ СР}, выраженными в дБ/окт или в дБ/дек. Октавой (или декадой) называют частотный интервал, соответствующий двукратной (или десятикратной) частотной расстройке D f_d = f (d) - f ₀, где f ₀ - частота минимального затухания фильтра; f (d) - частота, соответствующая выбранному затуханию d. Тогда:

S _{АЧХ СР} [дБ/окт] , (1.4)

S _{АЧХ СР} [дБ/дек] . (1.5)

Примером полосового фильтра является одиночный колебательный контур. Его АЧХ существенно отличается от АЧХ идеального ПФ, однако ввиду своей простоты колебательный контур широко применяется в качестве частотно-избирательной цепи.

Поиск по сайту: