9.2. Определение требований к параметрам электрических фильтров

Основные параметры электрического фильтра рассмотрим на примере полосового фильтра (ПФ) как более общего. Типовая характеристика затухания ПФ представлена на рис. 6.17.

При выборе фильтра задают следующие основные параметры:

-граничные значения частот для области пропускания фильтра (f1/ f2)

-граничные значения частот для области задерживания;

-граничные значения частот для переходных областей

Для области задерживания основным параметром является минимально допустимое значение затухания . В полосе пропускания необходимо задать значение среднего затухания и максимально допустимое отклонение затухания от среднего значения . Иногда задаются полем допуска отклонений, ко­торое для каждой частоты в полосе пропускания имеет конкретное значение. Переходная область частот характеризуется крутизной характеристики фильтра , которая определяется следующим выражением:

В ряде случаев (особенно при передаче нетелефонных сигналов) приходит­ся задавать требования к фазо-частотной характеристике группового времени задержки (ХГВЗ) фильтра в полосе пропускания.

При выполнении различных со­единений фильтров между собой необ­ходимо также знать частотные зависи­мости входных и выходных сопротив­лений фильтров в полосе задержива­ния. В полосе пропускания они, как правило, практически частотно неза­висимы и вещественны.

­

^{Рис. 9.17}

Литература :

Осн. 1. [ 249-264 ]

Доп. 1. [ 240-244 ]

Контрольные вопросы

1. Классификация электрических фильтров.

2. Особенности пьезоэлектрических и пьезомеханических фильтров.

3. Определение требований к параметрам электрических фильтров.

4. Параллельная работа фильтров.

Лекция 10. Параметры направляющих и линейных фильтров

1. Параметры канальных фильтров.

2. Фазо-частотные искажения в каналах ТЧ.

3. Групповое время задержки.

10.1 Параметры канальных фильтров

Исходя из вышесказанного обоснуем характеристики затухания каналь­ных полосовых фильтров , используемых в аппаратуре, на примере ра­боты фильтра л-го канала первичной стандартной группы (рис. 10.18). Учтем, что каждый из канальных ПФ выделяет боковую полосу частот, расположен­ную ниже соответствующей канальной несущей , причем , = 4 кГц . В пределах полосы про­пускания затухание ПФ мало, а вне ее — воз­растает, принимая соответственно значения А₁ и А₂ для верхних и нижних частот в полосе задерживания (см. характеристику ).

Из рис. 6.18 видно, что при малом значении затухания А1 верхняя боковая полоса (ВВП) спектра канала будет попадать в полосу пропускания -го канала.В этом канале появится помеха в виде переходного (изканала) инвертированногосигнала, т.е. невнятная помеха. Такое же действие будет оказывать и -й канал на канал.

Полосовой фильтр -го канала должен подавлять также продукты преобра­зования, совпадающие по частоте с полосой -го канала. Такие продукты образуются потому, что подводимый к канальному преобразователю передачи абонентский сигнал может содержать компоненты, частоты которых превыша­ Попадая в -й канал, эти продукты после обратного преобразо­вания на ют 4 кГц.

приемной стороне проявляются в виде невнятных помех. Мощность высокочастотных составляющих в исходном сигнале (с частотами более 4 кГц) существенно меньше, чем мощность в основной полосе частот (0,3—3,4 кГц). Соответственно и мощность продуктов канала, попадающая в полосу частот . -го канала, намного меньше, чем мощность продуктов ка­нала в полосе частот -го канала.

Рис. 10.18

Отсюда следует, что при равных мощ­ностях переходных помех от канала в и -й каналы требуется обеспечить затухание. существенно меньшее, чем . Однако, как показывает практика, ПФ с несимметричными характеристиками затухания не имеют преимуществ по количеству элементов, хотя и более трудоемки в расчете и на­стройке. Поэтому обычно используют ПФ с симметричными характеристика­ми, при этом берут .

Для обоснования допустимой величины примем, что для -го кана­ла уровень мощности полезного сигнала равен . Уровень мощности пере­ходной помехи в этом канале определяется уровнем мощности сигнала в -м канале , уменьшенным на величину : . Если принять, что , то тогда защищенность в (л+1)-м канале от переходной помехи соседнего л-го канала будет равна . Как правило, нормируется только суммарная защищенность.обуслов­ленная влиянием всех видов помех, попадающих в данный канал в процессе индивидуального и группового преобразования, а также при прохождении че­рез линейный тракт (подробнее см. параграф 9.7). Полагают, что доля мощнос­ти рассматриваемой переходной помехи индивидуального преобразования от­носительно полной мощности помех в канале составляет величину _{При этом учитывают, что переходная помеха возникает и на стороне приема,} а также в каждом транзитном пункте по тональной частоте, число которых мо­жет быть . В результате приходим к выражению

Для типовой гипотетической линии, которая имеет длину 2500 км и содер­жит два переприемных пункта по ТЧ, допускается , а относительная доля помех от индивидуального оборудования (канальных фильтров) [11,16]. Подставляя эти величины в (9.1), получим . Эта величина и является нормативной при расчете канального ПФ.

Среднее значение затухания в полосе пропускания для канальных LC-фильтров, как правило, не превышает 10 дБ. И хотя эта величина может меняться от фильтра к фильтру, в таких пределах она не является критичной и не нормируется. Некоторые типы ПФ, например ПМФ, ПАВ-фильтры, имеют = 20—30 дБ. В таком случае необходимо использовать усилитель для компенсации этого затухания. Обычно применяется однокаскадный усилитель, который размещается непосредственно на входе фильтра и од­новременно выполняет роль согласующего устройства.

Одним из важнейших параметров канального ПФ является допустимая не­равномерность затухания фильтра в полосе пропускания . Именно она определяет частотную характеристику сквозного канала ТЧ, кото­рая нормируется величиной . При хорошей повторяемости частотных ха­рактеристик канальных ПФ их неравномерности суммируются, и тогда

(10.25)

При случайном суммировании частотных искажений (плохой повторяе­мости частотных характеристик в полосе пропускания) получим

(10.26)

Обычно , тогда из этих выражений следует, что величина составляет десятые доли децибела. Обеспечение такого значения требует точного электрического расчета, тщательного подбора элементов и хорошо от­работанной методики настройки.

Фазо-частотные искажения в каналах ТЧ в основном определяются ка­нальными фильтрами. Эти искажения мало влияют на качество передачи раз­говорных сигналов.

Групповое время задержки вычисляется по формуле , где — фазо-частотная характеристика канала (фильтра). На рис. 9.19 приведе­на типовая характеристика ГВЗ для сквозного канала ТЧ. Полосовые канальные фильтры, используемые в современной аппаратуре МСП, изготовляются такими, чтобы вносимое ими отклонение ГВЗ по отношению к ГВЗ на частоте 1,9 кГц

было: на частоте 0,4 кГц — менее 2 мс, на частоте 3,3 кГц — менее 1,3 мс и в полосе частот 0,8 - 3 кГц — менее 0,6 мс.

­

Рис. 10.19

При такой характеристике ГВЗ с за­пасом удовлетворяются требования по качеству передачи телефонных сигналов и низкочастотных сигналов в системах передачи дискретной информации (ПДИ). Для более высокоскоростных систем ПДИ необходимо применять фазокорректирующие устройства, которые входят в состав аппаратуры ПДИ.

Литература :

Осн. 1. [ 249-264 ]

Доп. 1. [ 240-244 ]

Контрольные вопросы

1.Классификация электрических фильтров.

2.Параметры канальных фильтров.

3.Параметры направляющих и линейных фильтров.

4.Типовые схемы и параметры LC-фильтров.

5. Параллельная работа фильтров.