Основы РЭА_лекция 8-тезисы

Основы РЭА, Флёров А.Н, 2013

Лекция №8 тезисы

Фильтры

Предназначены для выделения определенной полосы частот из спектра сигнала и подавление на других частотах (ФНЧ, ФВЧ, ППФ) или подавления частот спектра сигнала (ПЗФ. РФ)

Классификация фильтров

По виду АЧХ

Рис. 7.4 АЧХ ФНЧ и ФВЧ

Рис. 7.5 АЧХ ППФ и ПЗФ

Рис. 7.6 АЧХ РФ

По типу

Два основных типа: пассивные (большинство) и активные.

Основные типы пассивных фильтров

1) LC и RC– фильтры (LCФ, RCФ) ;

2) Пьезокерамические фильтры (ПКФ);

3) Кварцевые фильтры (КФ);

4) Фильтры на поверхностно акустических волнах (ПАВ);

5) Электромеханические фильтры (ЭМФ)

фильтры пп 2, 3, 4 – пьезокерамика (пьезотроника)

Основные типы активных фильтров

1) С RC цепями в ОС (ARCФ);

2) Гираторы;

3) Фильтры на ПЗС – матрицах;

4) Фильтры на коммутационных элементах;

5) Синхронные фильтры и т.д.

Рис. 7.7 Добротности (Q) и частотный диапазон применения фильтров

RC и LC-фильтры

Рис. 7.8 RC-ФНЧ “Г“ образный

Рис. 7.9 RC-ФВЧ “Г“ образный

Рис. 7.10 LC-ФНЧ “Г“ образный и “П“ образный

Рис. 7.11 LC-ФВЧ “Г“ образный и “П“ образный

Рис. 7.12 LC-ППФ “Г“ образный

Рис. 7.13 LC-ППФ с параллельными и последоввательными контурами

Рис. 7.14 LC-РФ с паралл. и посл. контурами

LC-фильтры имеет ряд преимуществ:

• гибкость согласованиия;

• низкие потери;

• малые собственные шумы;

• дешевизна.

Фильтры на основе пьезокерамики

1. Кварцевые фильтры

Рис. 7.15 однозвенный КФ

Чтобы скомпенсировать внеполосное прохождение сигнала, ставят C_к

Рис.7.16 многозвенный лестничный фильтр

Полоса пропускания. у таких фильтров, как правило, менее 1 кГц. Коэффициент ослабления – до 70 дБ. Коэффициент прямоугольности приближается к 2 и меньше.

Рис.7.1в многозвенный фильтр на кв. двойках

Рис.7.1г конструкция фильтра на кварцах- двойках

2. Интегральные кварцевые фильтры на объёмных акустических волнах

Рис. 7.17 Фильтр на ОАК. Рабочие частоты 1-100МГц. _с  80 дБ

3. Пьезокерамические фильтры

Вместо кварца - титанат бария, титонат-цирконат свинца и др.

Строится по схеме лестничного типа. Добротность 300  500.

Рабочие частоты 100-1000 кГц (465 кГц)

Полоса пропускания у таких фильтров, 1-10 кГц

Коэффициент прямоугольности приближается к 3-5.

4. Пьезомеханические фильтры.

Металлическая пластина с нанесенными пъезоэлементами

Рис. 7.18 эквивалентная электрическая схема

5. Фильтры на ПАВ

Рис. 7.19а Микросхемы фильтов на ПАВ (70(7)МГц и 1575(2) МГц)

Полосовой фильтр на ПАВ – два встречно – штыревых преобразователя напылённые на поверхность пьезоэлектрической подложки.

Рис. 7.19б фильтр на ПАВ, структура

w – величина перекрытия (аподизация)

если d, то акустические колебания синхронно складываются, наступает резонанс.

Частота резонанса fр = V/d

V= 3 10¹⁵м/сек

АЧХ определяется в основном конфигурацией ВШП1.

Рис.7.20 Эквивалентная схема ПАВ

10.1

1. a₁ = a₂ = … = a_n  sin(х)/х 10.2

2. Если a_n  sin(х)/х 10.3

т.е. a_n  w -переменная

 “ ”

10.4

Рис. 7.21 ВШП1, w –переменная, f_раб от 10 МГц до единиц ГГц

Электромеханические фильтры

Рис. 7.22 принцип действия МСП (П1, П2– магнитострикционные преобразователи.

Резонаторы – сталь, Al, Mg

Связка – текстолит; Q= 1000-2000

7