Проектирование УПЧ и ПЧ с системой сосредоточенной избирательности на пьезокерамических, пьезоэлектрических и электромеханических фильтрах

Исходные данные для проектирования:

- промежуточная частота (f_ПР), МГц;

- полоса пропускания (П_Ф), МГц;

- ослабление на краях полосы пропускания (неравномерность ослаблений (затуханий) внутри полосы пропускания) (s_ФП), дБ;

- избирательность по соседнему каналу (s_ФС), дБ;

- вносимое ослабление (затухание) внутри полосы пропускания (s_фо, дБ или коэффициент ослабления на средней частоте q = L_фо = 1/ s_фо);

- конструктивная добротность ненагруженного согласующего контура (Q_к);

- расстройка по соседнему каналу (Δf_c), МГц;

- параметры усилительного или преобразовательного активного элемента

;

- параметры нагрузки

.

=
Расчет УПЧ и ПЧ с системой сосредоточенной избирательности на выбранном фильтре

По исходным данным приложения выбирается тип фильтра и производится расчет УПЧ и ПЧ с ФСС на выбранном фильтре.

Поскольку номинальные значения входных и выходных характеристических сопротивлений фильтров существенно отличаются от входных и выходных сопротивлений активных элементов (АЭ), фильтры включаются в УПЧ и ПЧ через согласующие звенья (СЗ).

Наиболее распространенный вариант такого включения с широкополосным согласующим контуром (СК) и согласующим трансформатором (СТ) представлен на эквивалентной схеме (рисунок 2.1).

. Эквивалентная схема согласования фильтра

с коллекторной и базовой цепями

Расчет сводится к определению элементов согласующих звеньев СЗ1 и СЗ2, исходя из следующих предпосылок: для оптимизации системы АЭ1-Ф-АЭ2 по мощности должно быть выполнено согласование входных и выходных проводимостей фильтра С_ф.вх=1/R_вх, С_ф.вых=1/R_вых с проводимостью нагруженного со стороны АЭ1 согласующего контура и входной проводимости АЭ2; широкополосный согласующий контур не должен существенно влиять на АЧХ системы, для этого полосу пропускания нагруженного СК (П_С.К.) устанавливают намного шире полосы пропускания фильтра П_Ф:

(2.22)

Здесь должна соответствовать исходной полосе пропускания П.

Определяем показатель связи фильтра с АЭ1:

(2.23)

где , где – конструктивная добротность ненагруженного СК.

Индуктивность контурной катушки

	(2.24)
	(2.25)

Индуктивность катушек согласующего трансформатора (С32)

(2.26)

Коэффициент связи К₂ полагают равным 0,5 – 0,9.

(2.27)

где g_Н = 1/R_Н = g₁₁.

Коэффициент включения n₁, n₂ :

	(2.28)
	(2.29)

Если n₁ окажется больше 1, то принимаем его равным 1.

Индуктивность катушки связи фильтра с контуром

(2.30)

Коэффициент связи К₁ полагают равным (0,5-0,9).

Емкость контура

(2.31)

где С_М – емкость монтажа.

Резонансный коэффициент усиления каскада по напряжению

(2.32)

где L_Ф – вносимое ослабление (затухание внутри полосы пропускания) [дБ].

Малая критичность пьезокерамических и пьезомеханических фильтров к изменению нагрузочных сопротивлений позволяет подключать их к базе следующего каскада непосредственно (без согласующего трансформатора). В этом случае резонансный коэффициент усиления каскада вычисляется следующим образом:

(2.33)

В электромеханических фильтрах согласующими элементами служат внутренние контуры магнитострикционных преобразователей. Как правило, применяют внутриемкостную связь фильтра с коллекторной и базовой цепями. Коэффициенты включения выбирают равными:

– для коллекторной цепи,	(2.34)
– для базовой цепи.	(2.35)

Если коэффициенты включения оказываются больше единицы, контуры магнитострикционных преобразователей включают полностью, а согласования добиваются с помощью шунтирующих резисторов.

Коэффициент усиления каскада с электромеханическим фильтром при согласовании вычисляют по формуле

(2.36)