автореферат диссертации по радиотехнике и связи, 05.12.17, диссертация на тему:Синтез фильтров с ограниченными полосами пропускания и задерживания

УКРАИНСКАЯ ГОСУДАРСТВЕН!!ЛЯ АКАДЕМИЯ СВЯЗИ ин. Л. С. ПОПОВА

На правая рэтсописи

Бубенкопа /¡ханша Валентиновна

* РГ 5 ОЛ • '

УДК 621. 372. 5'12

СИНТЕЗ ФИЛЬТРОВ С ОГРАНИЧЕНИЯМ ПОЛОСАМ! ■ ПРОПУСКАНИЯ И ЗАДЕРЖИВАНИЯ

05. 12. 17 - Рздиогешшчгаскэ и толеснзиошше скстеки и устройства

АВТОРЕФЕРАТ . диссертации па соискание ученой степени • кандидата тгешшческиз: наук

*

Олгсса 1953

Работа выполнена в Украинской государственной академии связи им. A.C. Лолоея. . '

Научный руководитель: доктор технических наук, . ''

профессор A.M. Изашцкий

Официальные оппонента: доктор технических наук,

профессор В.Ы. Нкколаенко

кандидат технических наук, доцент В.й. Денисов

Ведущее предприятие указано в реиении специализированного Ученого совета Д 05.18.01 Украинской государственной академии связи им. A.C. Попова

Защита диссертации состоится "14 " ЦЦрцЗ/ 1996 г.

в 10.00 часов на заседании специализированного Ученого совета Д 05.18.01 в Украинской государственной академии связи, им. A.C. Полова..

Адрес;- 270021, г. Одесса-21, ул. Челюскинцев, I..

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Украинской академии связи им. Д.С. Попова.

Автореферат разослан " 2996 г..

Ученый секретарь

специализированного Ученого совета кандидат технических наук, доцент

H.Ä. Солол

окуш ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

АКТУАЛЬНОСТЬ TKMU. (Гаучннй и технический прогресс на соврс иенпои этапе неразрывно связан с широким использованием электронной техники, пичлелительных казан и требует непрерывного соиер пенстповання систем связи, радио- и телевизионной техники, п том члеле совериеиств'оланмя кетодоа синтеза таких радиотехнических. устройстй как Фильтри.

В радиотехнических и телевизионных системах ухе длпг.о на>;о-'

я я г пипенешге различтае типы Фильтров, как 'á па лого и; и: (пассивные i i

LC-, активные RC-Фильтрн и т. д. ). так и дискретных {цифровые Фгтльтрм. Фильтры на переключаемых конденсат»рак!.

В последнее время значительное шшнапие уделяется про блоке» аппрокскиагяж aMU.4iríyjiiío-43CT0'ni0ñ характеристики (АЧХ) Фильтра с учетом ограниченности ого частотных полос, что позволяет понизить порядок передаточной Функция, а значит и упростить схему. Другой ез^лой проблемой является конструирование передаточной (•ушяши Фильтра с пои •лхстюа добротное Tira полюсов по сравнении с классичсскини Функциями. так как недостатки Фильтра, к которому прс-дьявляются xcctkvc требопання по избирательности характеристики рабочего ослабления (недостаточная стабильность хлрак теристшс. небольшой д:тл?,ничесмт1 диапазон, сложность настройки п случае лктивш.-х Г,С-Фильтров; дроблена устсйчирости, высокий уровень шука на выходе в случае циФровик Фильтров к др. ) суиест пенно зависят от наличия гисокодо&ропш:: полюсов в его передаточной функи31.

Одним из путей созегшепстпойашта методов синтеза Фильтров является комплексное peí, лтне" дбук вышел<азашшк проблей, что и итоге- позволяет получить передаточную Функцию, более высококачественную, как п смысле порядка, так и в снксло добротностсй в .шеон^ по cparaicir.rrt с традиционными и. следовательно. приводит г.'- .еме с лучшими техпико-экономическими показателями.

В кастоясес арокя в работах отсчестоешго:-? н эарувелншг лп'ч-6-1-оП поиск ivbouhh проб поп осуществляете si ha ос-нозе

w.t:. льпокаинч огоитапцнииЬык лЛг^ри-jHitj. г. результате' het-o его ¡.тактическая реалии a íüííí íivúftc-e.umnür сдохну» задпу, гл&уоаг-о. «панно ноашоге гат'рматаческогс!' обеспечений. 'сушестйекиж* затрат па'.чгш ч ирёкени счета на ЭК?. - ■ •

. Аналитическое рейс-айв. • дахюее воз-молиагтз» бусхп^м?'"^

го расчета процессов в фильтрах простыми ж удобпикк вичксдктель-ш.-ни средствами (персональные ЭВМ. цро гран н vipy е ны он икро кал ысу л я -тоги), отсутствует. Это особенно ошуыается. когда производятся многократна? расчета вариантов омигл к тех хе требований с целью получения оптимального результата, и обращение к ЭШ высокой производительности чревато потерей оперативности «дополнительными издержками. " . '

йасдючение составляют работы, предстаиднмиие частные аналитические решения отдельных задач указанного направления исследований ЦЕЛЬ РАБОТЫ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ. Цель» диссертационной Рабе та япдяется разработка аналитических методов синтеза аналоговых -л дискретных 1'.1г.ът?ов с ограниченными полосами пропускания и задергивания, улг-саажаих их качественные характеристики.

íiporu-'ttypy синтеза коню осуществлять такин оаразои, чтобы необходимые свойства реализуемой цеш: учитывались при поиске функщп неги, т. е. при решении задачи аппроксимации ЛЧХ. Подкос к синтез; прпдстлапцень.ч"! в настоящей работе, кардите ризу еiс я именно такой' тенденцией - сконцентрировать пиячакие в процессе реиогаш проСдеи синтеза с оснонпон на этапе аипроксинашм.

Поставленная цель достигается niтой решения саекуюпкк задач: - разработка методов аппроксимации АЧК аналоговая и дискретных Фильтров с ограниченной полосой пропускагаш COílBí и ограничен но;; подсол задерживания (0ПЗ). еозвсш;»жих поникать добротности no-mccoií их передаточных функпий: . : . .

"анализ влияния'в'ведеиныг ограничений на основные'характеристики Фильтров; - - ' ' зксй^-рниекталышс исследования фильтров с 01ш и опз. кктод.'х ксследоплнии. Для решения поставленный-задач в работе иснользопапы кетолы теории электрических цепей, теории .йишо1'<ш.;л к дискретных Фидьтрон. tcopiüí цифровой обработки сигналов, т.'орик'чувствительности., методы математического но-дел'/.роплнил на эш. • •

науч;1.\я ноаи:»11л. в диссертаяиошюй райоте пояучспы сдо-дукк'ле па/чныо результаты:

i. Рлзрлоо лиг аналитический метод аппроксимации ДЧХ анадох'ошх Филътрон с она и 0*13 и ул'учаешгами качественными характеристиками г. про стен анализ, влияния вкскслшпг ограничений па основные характеристики фильтров, подтверждающий эффективность предлагаемого метода. '. '

Разработан метод анпрогсскиаада ЛЧУ. реютскгашх -дискретных Фильтров (РДФ) "с ОПН и ОПЗ а улутелшя'.л качественными характеристиками. в тон чпс-г.е, с пошкоглшн бнзоднкн пзтон.

1. Разработан истод anapokcimaium ачх ря> с высокой точность» при-бяидания ic лч:( прототипа, вкдклгя пергдаточпую функцию и виде неправильной дроби.

«5. Предлоааж модифгщироаагаша метод инвариантного преобразования

импульсной '.характеристики (lUEiX) РДФ с ебобпеииен на передаточну» Фтястеео прототипа з киде неправильной дроби.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ. 1. Разработанные методы решения задачи апярокстаатпл /-.'VI аяаяоговик и дисдаетаия фильтров с опп и опз позволяй? резать задача ззготозяегая зисохоязбиратедышх устройств частотной сеяскдаа сгггпзжсв со стабкльпнни аарактеристихаии. что способствует «тсгроггэтглтгрлзататл аппаратуры. улучшений се технкко-зкояоттческж показателей.' г. Разработанные кетодшш, доведенные . ао простых аиаял пгчоС1'.из рзсчеткых соотнопеикй. графиков и таблпп. способствуют суаастаёнаояу сокрааена» вреигни. необходимого для проектирования siiaacrosuz и рекурьнашй: дискретных фильтров. 3. ярогргкпа авпроксюкивт АЧ2 ааалсговкк Фильтров с 01Ш и ою, СЗД2ОД}ОДп йа '«State ФОР7РАЙ- XV. приводит к сокрааенк» иренени. зз-прзчи^аеййрй. У а й{*эе)Ж1ро«айяб ЗДяьИзоз, aom&entt» точности и эффективности регелия аипрсхсдааакотюй задачи.'

ЛЯЕДРЕГдЕ РЕЗУЛЬТАТОВ FAEOTU. Результаты диссерташш нашли шедрепкг в КИР и 51ЯСКР: ко разработке программ расчета актызши: ЕС-Фпльтров устройzvb передачи сигналоэ (УЕС) (номер госреги- . страниц 31055776): со разработке активных RC-Фильтров лля системы передачи.сельской езязн (кокера гос. регметрашш: 018?с003!и7. olс5сс03108), тй-опэдн&шяся в öokc та. л. с. полова.

5'асЧ$№аНйг;с с iiCMo-SA» разработанной пгогракмл апироксимапки ЛЧ!', пналог'оШл йийьтРои с 0Ш1 h ЙЯЗ шЗДиЪнкс кб-Дидьтрв внедрена-

п трехканааыто aünaväTfPy еейьсКой ейязи йп-з, серийный ыгпусх

я .

которой осуиостг:ЯЯеТ Ъ'ФИИСкИЛ завой "Оронсвязь".*

АПРОБЛВДЙ rE3$MbtAi?ÖÖ PAföyltä. Основные результаты и иоло.те-

йиа настоящей работы долохшш и обс^хйепм па региональной сколй-

öfcmmape "Активные избирательные слстсНы"« г. Taraniw*. 19S6 г.:

пп Респубдикансион семинаре *Проектай5ваяИо изСшШеяышя кс-сис-

*№н аппаратур сгЫзн*'.- г. Одесса» 19йб t\ s на i»etrэяюсля ¿¡г"

"С;.-'!!' разработки И внедрений Фия&грой и кбгР?;*ФоИ>,5 в аналог.»»:*!

и -цифровые сиеч'сьм передач«", г. бЛеСса, 198ü г.! ь.гтггк i;r-.-.:< -i

- & -

с о реке»-преподавательского coctaim и научных оотрудников.озяс им. А.С.Попова, г. Одесса. 1983-1994 Г. г.'

iHU/iiiiAilHK. ücnoBJiiio )1езуяьтли лиссертаниоипой работа ото-fti-a^r-ftU и ксычти статьях. •

СГГуКТУГА и 01ТЫЖ РЛКО'ПЗ. Диссертация состоит- из введения, 4t-iupex'P<i3£/?Ji5u. заключения'н тпшогхчшк. Габота содеу:ыт.?.::0 е.. в тон пкеле 114 с. оскошого тгкега, 62 с. рисушсов и таблиц, бибйиограящ из 107 наименований ид 15 с. , приложений па 67 с.

оскоышё по/юяплшя, вшосинш ил г-здгшту.

1. Аналитический метод арцроксинашш АЧХ аьалогошх Фильтрсп с Oilii и оиз, позволивший iiouiixai ь добротности «оласок иередаточт

4ункиий. ' .

г. Результаты анализа влияния огганичений АЧХ на средне -киш рагнчеокуу, амплитудную чувствительность -фильтра, на ого счх. па порядок исксималыито- аооротгюсть полиса иоз'Миикоита передачи.

• 3. Веток аг.проксимаилн ЛЧХ РДФ с ОПТ! и ОП" и'возможностью пс имения добротностеи полюсов передаточной Фуншпл!.

'V. Результата анализа влияние ограничений лчх па уыхоилой sm - рекурсивного цЩрос0го^ЙьтРа~(ГЦф1Г

.5. Истод, аппроксимации ЛЧХ РДФ, нознодакгаге'! достигать еысокс точности приближения ЛЧХ РДФ к ЛЧХ прототипа.

6. КомиМтироватшй нртод ИПИХ.

CO/UiPXAHilE ГАБОТЫ .

Во- и в с а к 1! и к обоснована актуальность поставленной нроелемн, сформулирована цель, основные ааяччи диссертационной гг йоги, положении. на ззпиту, указаны научная пэш::ша и

практическая аешюеть.

ö п е » п о и ' р а а а е д с с целью ношчеяия стаби.цьнос ■ •IK ЛЧХ". расширения 'динакитескоро диапазона аналст-ових Фильтров и улучшения гсх;годоглчностц при ия мзготосле;ши разраОотлл метод аппроксимации ЛЧХ аналоговых Фильтрок нижних частот 1'ШЧ) с ОПИ и onti, г.озво-гяюамл попмяать добротности полюсов передаточной фуш тт. При этой рдсснлтриютотся требования к АЧХ Смльтга, «мотание ■ \-л\р.: Ii i!o:ir..:c пропускания (ПГЦ Q- ^ О рабочее ослабление

4ил:-лт.: ti4 üojiL-e Ai . г. полисе злдер?.ипа:;ня (ЦП) й. Q ■£! - ш- t:e»u>ii Дг ( ßsr-f^'fß ' иорнкройавпая частота).

Ис.jr-.co.nocTü пспкхрпн,: добмтпостей iio.rur.coij перед,эточпон фут ц'.'.л <:1:ч:1;ечиялется за счет увеличения и,: кратности. Хиздрлг неду.,1

коэффициента передачи Фильтра представляется в виде

т.

1 м-

2Г

где = «ильтраши; г = 1.2.3---- и

а = Г. г. 3.... - параметры' кратности.

• Аппроксимацию нолне. осуществлять путем одновременного повнпе-ния кратностей всех полисов и нулей коэффициента передачи, то есть путей варьирования параметра га в Формуле (1), нутом повышения краг-зостей нулей, то есть варьированием параметра г. В случае варьирования , паранетра п щ>и необходимости моино уменьшить кратность пулей до единицы, предусмотрев улучшение селективных свойств Фильтра. Соответствующий квадрат модуля аппроксимируюяей Функпии имеет вид

Т!(ш) = - &2и|Го))Г, . <«

где ¿^т, ~ знаменатель Функпии Фильтрации порядка ОПТ«'. Данный случай соответствует аппроксимации кратными пояюсани. Наконец, решать задачу иохно измененной порядка фушешш Фкльтрашш й, либо варьировании сочетания параметров Щ, р.

Для реиения задачи с учетом ограниченности частотах полос-предлагается нереактансная преобразушая функция

а-- о}

которая переводит интервал . $ <2^ п интервал о ^(х) Если в Формуле (I) или формуле (2) заненить (¿З2- на функцию (3). то получим Форму А (О) в интервале частот от фз до фц такую же, какой она была в интервале частот от О. до ОО . Эта ЛЧХ соответствует ЛЧХ ФНЧ с 0!Ш и ОШ1, Применение .преобразования (3) й«й Функций, содер.жаЕШ2 тслыго комнлексно-сопряйеинне Нули и полюсы, . приводит к физичег«-.! реализуемым аегедаточния ¿Ушсшмк. Следова тельно, ш>еобра?^'.анные С ИоМойЬй (31 квадраты полиномов Каттер-порта.. Чебишев , нетаого «орядкл, дробей Чебшева,' Золотаревз-Кауэ-ра и Т.д. с Л'Р икомаиичислителя н знаменателя четного порядка могут бить исг,лаьзовани для аппроксимации АЧХ СНЧ с ОПП и 0113. Задача решается; тем же методом, что и для обычных г.олиноиой М дробей. -

.' По приведенной; мвтолюо» разработаны машигаи»» а&горитй й грамма золот аппроксимации-лчх. фнч.с.опп й.ОПЗ У'сръМьзо-

- в -

вания в качестве функции Фильтрации преобразованной дроби золота-рева-Еаузга четкого порядка. Дли опгедглении коэффициентов числителя преобразованной. дроби золотат>еиа-Кауэра порядка ЕН (К - полог число) пандено рйкурргчшюо соотношение:

11--й-ик-}4\ Ма- * С -ь СЫк

ПРИ 1 : 0,1.2..... п-к; л - 0,1, Г;----- I'.; ¡у = 0,1.2..... и;

п = 1.2, 3..... К;

где " коэффициенты тч'див.уаего нага «терапии.

[¡Ъс^Ен О, если К-^+Е^О] /

м1- ~ (п.-К)1 . V'- ■ к!

[ 1 ~ ьТи^ТГ> 1 к ~ ¡!Тк^]ТГ '•

С?К " кооФФксиекти числителя нормированной иоридка Р.К дроби Золо таре^а-Казорл. •

, для определения коэффициентов знаменателя ¿2 К преобразован по1! «роя« Золотарева-Кауэро порядка 2К ояределепа рекуррентные

ФОРМУЛ,: 50 . ''

(Л+М); ' ,5гк = '

при :) - г. ч, о..... гк-2; к = 1,г."з...., к;

где ^гк --' коэффициенты предыдущего сага итерация;

при к = г ¿8 = 1; 5г "" 0: '§-4 0:

лк - К-« полос дроби Золотарева-Кауэра.

На прялоре амироксдаа вдая. по предлагаемой нетодшее ЛЧХ ФНЧ осуществлен сравнительный анализ подученных результатов, ориекти-ропанпил аа каскадно-развязанный метод реализации на базе активны Х'С-авенг.еи кгорого порядка, деноистриругжэтй преимуиестса реиспии задачи но предлагаемому иетоду.

Далее иг(лага:отса результата анализа вли-.шич ограничений ЛЧХ на сгеднекЕадрлтичоскуо амплитудную чуестпительиость фильлра, показаита-.г, что в случае аспроксиизкии Л"!К Фильтра с ОГШ. ' ОНЗ или с опп и ОЮ учет ограничений, приводя.икй к теi:\vt) порядка переда точиоя функции, обусловливает уменьшение среднек1?длрагич"сиог: чув

- ? -

стьктеяьпости'Фильтра, исяя шатию аорядда по яроасхолкт. чувствительность Фильтра незначительно увеличивается.

Do зто .)• о м. р злел о ссузгстздея анализ влияния ограничений /чх на порядок ;î максимальную добротность полюса передаточной Фэтпспии Фильтра, а также1 на его Зазо-частотнг» наракте-рмстжу. Анализ произведен для трек случаен: • )) когда ограничена ПП;

2) когда ограничена ИЗ;

3) одновременное ограничение па я пз.

«5

Лппрсксккастя осуществляется с помошьп ЭБН с применением программа, ЗСЛОТ. Для опенки скорости изменения добротности введен па-ракета. определяем-;!'! по Формуле

S --- [(^.-q^/^l-iooVo,

где iji - максимальная добротность полюса при аппроксимации без оггани^ршй;

ij¡ - накекчальнач добротность нолгеа при аппроксимации с ограничениями. k

Результату анализа влиэткнп ограничений на порядок и наксн-яадыит» добтюткопъ полоса передаточной Функции позволили принт к выводам:

1. AnripoiccHi'.arctíí с гнетом ограничения а ПП. в ИЗ или одновременно- в Ш м ЯЗ эгизольл- к уиеныаеша» яорядка передаточной Функции. Прнчеи скорость глдення порядка будет тем вше. чей супсствеинее ограничения, чем бодше .

2. Решение задачи апярокслиации ЛЧХ Фильтга с ОШЬ' ОПЗ или они и ОПЗ приводит к существенному увеличению максимальной добротности только яри достаточно больших ограничениях ( Q» > 0. б; Q¿¡ близких

к Q?.' • при э'~ом увеличизается запас по ослаблению в пз.

Числсшшй анализ Результатов исследования влияния ограничении па ФЧХ Фильтра осуществлялся с использованием параметра Д . оире-деляекого по формуле Д = Тглох — Тт-)П, f

гдо Tina* 11 Tmia соответственно наибольшее л наименьшее значение группового времени замедления и Ш Фильтра. В Результате нгозедем-ного анализа был сделан гошод: -учет ограничений n<í сказывает существенного влияния на Д ФамиоЛ -хаймстрряепт??« ^пльТра в за данной ограниченной пл. " '

Третий раздел йосвяпйя разработке потопов апнро-ксинакии ЛЧХ РЛФ с улучиешгими к-аче-стйетшми хл1\'нстегмсЧ'!!к:::-!';!.

- îo - '■;■.. --

Предлагается метод аппроксимации ЛЧХ РДФ с ОНИ и ОПЗ, базкру-шийся па использовании метода аппроксимации ЛЧХ аналогоккх Фильтров с ОПП и ОПЗ и применении билинейной преобразуизей функции. По' сравнений с методом билинейного преобразований аппрокскнапия ЛЧХ Фильтра но предлагаемому методу дозволяет получить передаточкые Функшш РДФ более высококачественные в смысле порядка к добротнос-тей полисов. . ■

Для практического применения передаточныг Функций РДФ, полученных в результате применения предлагаемого метода. осупоствлсио исследование вяжи;-;; ограничений ЛЧХ па шходноп шук. обусловлеп-пый квантованием входного сигнала. Таг. как аш» оксииания по предлагаемому методу при использовании в качестве Функаик Фильтрации преобразованной дроби Золотарева-Еаузра приводит к нередаточнея {лшшш РИФ с нулями, расколовшими на единичной окрухлбети. для •вькяруказаиного вида Функция второго порядка определено ютажепио дисперсии выгодного шума: ■ \

?f -гЛ ГЧ1<-Г2)(2С0$2&4-П-(Ч + Г£) , оЬ#-Ш- ri(i-rï)(r+-l-.2fîC0S2D)

. - i&rcosQcos&.-H ггЧ1^асо&29)(г1-* ra) . Y " ' Гг(1-Г2)(Г-*-1-2Г2С052&)

где С и [) - соответственно радиус и утод полиса, a g - угол куля передаточной Функция РИФ 2-го порядка: ^- дисперсия шума квантования входного сигнала (цредпол.агается, что па входе Фильтра есть аддитивный белый мум с 'куле вин средним и лисесрсксП ôE< '2., •

где Д • - шаг квантования). - . •

На основе исследования, проведенных с применением выражения СП. показано. что:

A = 2ti' '• гдо Тд " частота дискретизации оход-иого сигнала, учет ограничений, прииодшаий к наленшэ порядка uofc-даточиол функции Фильтра, обусловливает у.мепшенке диеяегеин исходного шума. Есгл; пакетам порядка не происходит, дисперсия вдходцого шума незначительно увеличивается:

- в случае с укеньпепиен граничной частоты ПЗ вд-

. ходкой ауи уменьшается. .

Метод аппроксимации ЛЧХ рдф с OII11 и ОПЗ мало эффективен, если требования и ачх г'ДФ отличаются от функции кусочно-иостояшюго типа. та.; как. п результате применения билинейной преобразующей фупк-

lîhuoîuit к дефориащш частотной писали при переходе от ЛЧХ ; ■: ■. : г.о> :'о во го m>ототипа ~ (ЛИГ ю •

(4)

-..il -

ЛЧл РДф. Поэтому в пастоп'лаи разделе предложен метод аппроксгс^кид. позволяется досшчь bucokoîi точности цркблихений АЧХ РДФ к АЧХ прототипа. ..'•..'■

Метод осноиан на предста влешш передаточной функции РД-> и виде ' . ' .

где Д0 - холстантз; Т - "период дискретизации входного сигнала;

Qi(P) • Si (Р^ -Pi • l'l соответственно полином числителя, полином знаменателя, L -й полюс и-степень полинома знаненате-ля передаточной фузпиши АН.

На.основе выражения (5) разрабатывается таблица прехода от пере даточной фуптспго! АП к передаточной функции ?ДФ для всех воз-ko.ïhia: типов функции первого ц второго порядков в предполо-хешск. что • { Т?гр ~ граничная рабочая частота Фильтра».

Задача аппроксимации решается з Р-плоскости по методике ал-прокг;а»ации лчх Фильтра с СПП и СПЗ, что позволяет обеспечить требование расположения полюсов и пулей передаточной функции прототипа п диапазоне (о f -?д /г). иерсяатс-шая Функция аналогового прототипа' представляется п гиде дрочзвсдепия сеннссяггелей первого и второго яор:№сое, затем с 'псаользоплиися-таблняи перехода осуществляется переход к. ааредато'кгаЛ îy:i:cuTiii дискретного Фильтра.

Прозеденике по изложепяоЯ яетодшее расчета из ßar.c ЭВН подтвердили ее эффективность практически поаяым совпадение« лчх дискретного Фильтра с АЧХ прототипа. ... '

С целью расширения области применения метлда HiiiïX на с л уч. г.',, когда передаточная Функция ирс-тотилп представляет нспрлпклг.г,;-^ дг.т5ь, ' предлоге л модиФициронашшй метод ИППХ. он основан на прчне-нс;::гл истода аапрокснмацил АЧХ аналогспих «Ниътров с о;ш и ОПЗ, после чего коэффициент передачи прототипа представляется в ииде с у«; :u слагаемых первого, второго порядков. Затеи "г:ахдое слагаемое заменяется па его эквивалент из таблицы перехода., Нрн это h нгрс-да-точная функция рл? т.иехо получается в гиде сунны слагаема;; порно

го. второго порядков,

S четвертом раздело яриредегог результат« разработок активных ¡îC-Фильтров с 0!ТП и ОПЗ. ссутаестилсппнх дня аппаратура передачи сельской связи СП-З. для аппаратуру п™ео№ ;зо вания сигналов УПС.

- 1В - r

»

ha piic. 1 сплошной линией изображена функциональная зависимость требований к АЧК полосового Фильтра ПФ 12. . .16, разработанного в качестве канального устройства частотной селекции сигнала, входящего в состав аппаратуры СП-3. Аппроксимация осуществлялась с использованием метода аппроксимации АЧЯ аналоговая $з;льтров с ОПП и СШЗ путей разбиения требований на части и аппроксимации каждой части отдельно. Передаточная Функция всего фильтра представляет произведение передаточных функций, полученный е результате аппроксимации по частая. Она имеет 28-й порядок и максимальные добротности: = 3, 6; - 14, 9; С^з = Ш. 9. Для сравнения, результата аппрсксшац-ш ЛЧХ Фильтра-аналога» осэтпесгвленкой с яринонсписн классических методов. представля»т передаточную фунхадю 10-го по-..-рядка с добротностяни полисов: ~ Q3/1 = Ь"?; = 92; Ojïfi— , - 260. Реализация Фильтра ПФ 12... 16 осуществлена каскадпо-развя-злинии методом на базе активных RC-звен'ьев второго порядка. Расчетная и измеренная АЧХ Фильтра представлены па рис. 1 соответственно пунктирной и штрих-пунктирной лкнляни. Испытании показали, что Фильтр обладает высокой стабильность» характеристик.

Разработан активный Фильтр низших частот типа ФНЧ-3.входя -екй в состав блока "Устройство индивидуальное» (УК) СП-з и предназначенный для организации стандартного спектра канава ТЧ. Методика аппроксимации АЧХ ФНЧ-3. 4 аналогична нетодякг аппроксимации АЧХ ПФ-12... 16. При этом результируюшая передаточная функция имеет 12-6 порядок и добротности волю'сов: = 0,71; = 3.27; С^5,е =

; ici, 5Ь. схемное решение ФНЧ-3, 4 осуществлено каскадно-развязашшн пеголом с использованием активных RC-звеньев второго порядка. Разработка мгч-З»Ч внедрена в аппаратуру СП-З, что снизило себестоимость ставши!, уменьшило ее массогабармты, сократило список комплектующих изделий. Серийный выпуск аппаратуры C1I-3 осуществляет Уфимский завод "Иромсвязь".

В ранках разработки конплекса программ "Синтез", предназначенного для автоматизированного расчета Фильтров.для УПС, написана ^огранка Aî'Pî;, в основу алгоритма которой повоаен"иетод аипрокси-напии АЧХ аналоговых Фильтров с ОПП и ОЦЗ. С применением АРРР осуществлена аппроксимация АЧХ активного полосового Фильтра типа î¡->-10180. Задача решалась путей разбиения обпей функциональной зани-гн-мостн на ИЧ-часть и ЬЧ-часгь. Программным путем осуществлялся сигккд.н:>лух тре&овшща к рабочему ослаблению в полосе цро-

<ч*<и.вид дда ич-' в РЧ'Частей» «беепечявавдшг пеадгчекив ииивиаяьио-

Расчетная и из меренная .частотные хорак-теристики раЬочэм ослабления ПаР-12...16

60 г

ГПГТГ Ц-ГГП:

й i

50

.... 1 i i

! ; i —+— ! Л Г

i 1

life

I !> .

U/1

w:

;n

■■ \

Л * «

ЪО *

20

10

ХГ „

îU» i

\ \ \ i

И |p-.l

W4

rrçnr

/

U

4

i

V

|¡X-rr^-'l-rn

и

„IX- -

J I.

и

-!-ГГ*Г~Г7ГГ

J_______¡

! I

i !

2 Ц- 6 8 <012 20 30: ,40 50 60 70 80 ,30 £ кГц

Д36ГГ

" líA-

i i

-у-

"1 п~

! I Ч. Oí i ^

„ ^ ! i» / V > J > > r -05 L 1 1 1 1

'¿JLJ^^U^' < 'iff

Г T

—I.

• "! f

! • /

J-L

; ■>' ! /

У

-xL

1 1 ! j I

; )\/ /. / j À 1 / -1 ■ /1 > ; Г

> t\T V} л

1Z

и

i4

IS

Рис. í

¿кГц

! ! Li

- - г

го порядка передаточной Функции. Посредством'АРРК устранялся такте перекос АЧХ на границах полос задергивания. В результате получена передаточная функция 10-го порядка с до'бротвостями полюсов ■ 2, 4б; - 2. 689. Выбор сменного решения осуществлялся с нрине-нениен комплекса "синтез" на основе кзскадно-развязанного истода реализации, обеспечивавшего автокатизЕРовашай; выбор скеи звзкьев из базового набора и расчет их элементов.

В приложениях приведена описание и листинг программы золот,- сравнительная характеристика результатов аппроксимации; Фазо-частотные характеристики Фильтров с ограничениями; подробное описание аппроксимации Фильтра ПФ-12.Л 16; принципиальные схемы разработашшх Фильтров; акт внедрения результатов работа.

основные,выводы и результаты работы

1. Разработан аналитический метод аппроксимации АЧХ аналоговых Фильтров с ОПП и ОПЗ и улучшенными качественными карактеристк-ками. Получены рекуррентные соотношения для расчета коэффициентов преобразованной дроби Золотарева-Кауэра. используемой в процессе аппроксимации но предлагаемому методу.

?.. Выполнена опенка стабильности активная ЕС-Фильтро.в с идентичными требованиями по избирательности при различит; способам аппроксимации АЧХ. результаты которой подтвердил.; целесообразность применения предлагаемого метода.

3. Представлены результаты анализа влияния ограничений АЧХ • на среди?квадратическую анплитудну» чувствительность Фильтра, показавшие, что в случае падения порядка передаточной Функции значение квадраткческой амплитудной чувствительности уменьшается. Пели ьадения' порядка не происходит, чувствительность Фильтра увеличивается несуиественно.

4. Представлены результаты анализа влияния ограничений.ачх на порядок и какехмалышо добротность полюса передаточной функции Фильтра, а также на его СЧХ. Показано, что в ряде случаев учет ограничений позволяет добиться супествсппого понижения норяд 1са коэффициента передачи при незначительном увеличении максимальной добротности полюса и.несущественном увеличении отклонеш:,: от линейной .характеристики фчх Фильтра.

5. Разработан метод аппроксимации АЧХ РЛФ с оап >1 ОПЗ и улучшенными качественными характеристиками, показано, что аппроксимация АЧХ 1'ИР по предлагаемому методу позволяет уменьшить выход

HOi'E шум, обусловленный квантованием входного сигнала.

6. Разработан метод-аппроксимации. АЧХ !>дф, цопноляг^ин достичь пиеской точности к?иыиагга\н лчх УАФ ic лч:< иг>отг;типл п обпа. •

даютий 6oj.ee- inKT>oicoЛ областью ..^икенения но сравнению с. методом ап-тсовапвого 7.-ш>ео(»1'ааова:г.1а.

I. гаагаботанц нктнвпие но -фильтрн с 0!ш и ou3. внедренные в

апиарагуру связи ся-3. что позволило унсныкить массогвблрптные параметры аппаратуры, ъдучвить ее технологичность и зхсплуаташгонн.ме характеристики. СеряйнкЛ напуск аппаратуры СП-3 осуществляет Уфимский завод "Цронсвязь". Осуществлен автоматизированный синтез активного полосового ЕС-Фильтра ИФ-10-30 с ОЯЗ.

0. Разработали алгоритм и программа аппроксимации ЛЧУ. Фильтров с Oiill и ОПЗ. с помощью которой решена задача аппроксимации ЛЧХ Фильтров.для аппаратуры сельской связи CIT--i.

По теме диссертации опубликовали следующие работы:

1. Квашгакий А. Н.. Бубендова Л. В. Аппроксимация АЧХ фильтров низинх частот с ограниченными полосами пропускания и задерживания/ Одесск. электротехя. ин-т связи им. А. С. Попова - Одесса. 1985 .¡Рук. леи. в ВИНИТИ Н 2439-85) - 15 с;

2. Бубениова Л. В., Ергиев Г. VI. , Иванипкий А. И. и др. Актавннй полосовой Фильтр // инфори. лист. Одесск. itHTH. - Одесса, 1936.

- н об-отт:

3. Пессчетноп о. П.. Бубендова Л. В. , Ергиев Г-Н. и др. Активный Фильтр нижних частот // инфоги. лист. Одесск. шгги. - Одесса. 19S6. - Н Я5-095. •

.'(. By6cnaoi>a Л. 3., Кргиен Г. Я. , Кваняккин А.И. Разработка канального активного ЫС-фильтра аппаратуры сельской свят; // av.iinrvi телыше систсип с • обратной связь». - iViraar-or: •'ЧТИ. lvav. -Выи: б. -с. 129-133.

0. Йпанишсяй А. П.. Сгеениоьа Л В. Аппроксимация АЧХ рскурскн-них дискретных Фильтров с ограниченными полосами пропускания и задерживания//одесск. элекч-ротехн, ин-т связи им. А. С. Попова - Одесса, та (Рук. дел. и Б'-нкти н азг-вал) - го с.

Ь. Еубеннова Л. в. Исследование влияния ограничений нолосн " пропускания !i нолоси задерживания на порядок и максимальную добротность полюса передаточной функции Фильтра. // vkp. Гос. академия ■ связи. . Одесса, 1994 пук. деп. в штб Украины, П 1йз'1-ук 9'и.

7. Еубетшоаа jf. В. Фапо-частотше характеристики Фильтров с ограниченными полосами пропускания и задерживания Укр. Гос. ак-п;:!' -кия связи. - Одесса, lim (Рук. деп. в гтк Украины, н t о'! о - V К 9:.

8. Иваншкин А. и., Бубендова л. В. Кетод аппроксимации а мили-ту д: 1 о - ч а сто тщд: характеристик рекурсивных; дискретных Сяпьтрое//УК] Гос. академия связи. - Одесса, 1995 (Рук. ден. в ГНТЦ Украины,

к 1114-УК 95). .

9. ИВаницкий А. Н.. Вубелдова Л В. Апнроксинакш АЧХ дискретных Фильтров // Натеркады 49-й областной научно-технической конференции. - Одесса, 1994 г. - с. £2. 23. •

А. Н О Т А Ц i Я

Л.В. Бубенцова.

"СИНТЕЗ ё1ЛЬТР1В 3 ОБЛШНШ СПУТАЛИ ПРОПУСКШШ t ЗАЧРШННЯ", .

■ руксп. Дисертзцхя на здсбуттяг паукового ступеня кандидата техшч-4 них наук з спзцЬльностх Q5.I2.I7 - Радхотехнхчнт телевхзхй-нх снстеки i пристрoi. УкраХнська державна академхя зв'яэку O.G. Попова, Одеса» 1995. , ' -

Дисертацхйну роботу присвячено проблемам синтезу фхльтрхв. Розроблено анялхтичнх метода апронсимацх! АЧХ. аналоговых та даскреткях фхльтрхв з обмежениш смугами пропускания i затриман-ня. Метода дозволяйте» шляхом використання порхвняно кескладних об-. числювальких процедур конструктам перадаточнг аднкцх*, язеi ви-гхдно в i £pi зияют ь с я у разум: ши. порядку та добротностей полвсхв вхд 'ТункцгЯ, отрикаких э використаниям вхдомгас метод:в. Наведено приклади розробки активных ф1льтрхз з' обмекенлми смутами пропускания i затрашшня.- .

ЮЮЧШ1 . ¿ЛОВА: апрокешацхя; частотна перетзорення; обмежен-ня частотно! еиуги; реалхзацхл. '

AHH0TAT10H ; ,

L.v. miBentsova. syntnese niters with limited passband and stopband. ■:'... . . . •

candidate of Technical Science dissertation on speciality 05.12. 17. Padio-technical and rv-systems and devices. Ucrainlan State. Telecomnjunication Academy named after A. s. Popov.' - Odessa.

1996. ■ - • . • . - . ' . . •

The article concerns filters syntheses problems. ,Analytical ' methods of AFC analogues and discretes filter approximations with limited Passban.i and stop&and are vorKed out. By using comparative^ simple calculated co-factors the methods allow to.consmut transfer functions efficiently differing m order and Q-factor of Poles froa function aot with, implementations of Known methods. The development esaiwies of active filters with limited passband and stopband are siven.

Key words: approximation;, transformation of frequency;

frequency band limitation; realisation. .. . ; ' '