Студопедия

Главная страница Случайная страница

Разделы сайта

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника






  • Алгоритм расчета на ЭВМ топологии фильтров ПАВ с несимметричными АЧХ






     

    В большинстве практических применений требуются фильтры ПАВ с прямоугольной АЧХ и линейной ФЧХ. Однако, например, в телевидении, измерительной технике, радиолокации часто необхо­димы фильтры ПАВ с несимметричными АЧХ, синтез которых так­же можно осуществить на основе описанной выше модифицирован­ной модели d-источников.

    Расчет рассмотрим на примере фильтра с несимметричной АЧХ для усилителя промежуточной частоты телевизионных приемников по европейскому стандарту CCIR. Как и в предыдущем случае, исходными данными являются АЧХ фильтра (см. рис. 3.8, 6) и па­раметры материала звукопровода. Поскольку полоса пропускания фильтра D f 3/ f o»12%, то для изготовления звукопровода использу­ется ниобат лития среза YZ, для которого Vf =3488 м/с, k 2 s =0, 045.

    Для реализации фильтра выбираем структуру с аподизованным ВШП1 и неаподизованным ВШП2, акустически связанными многополосковым ответвителем (см. рис. 2.2, з). Такое построение фильтра позволяет значительно снизить уровень паразитных сиг­налов объемных волн. Поскольку несимметричная АЧХ в указан­ной структуре фильтра ПАВ формируется только одним аподизованным ВШП1, то импульсная характеристика последнего долж­на содержать синфазную hc (nT 0) и ортогональную hs (nT 0) состав­ляющие. Для реализации такой импульсной характеристики ис­пользуется ВШП со сдвоенными электродами, один штырь кото­рых взвешивается пропорционально hc (nT 0), а второй—пропор­ционально hs (nT 0). Интервал дискретизации импульсной характе­ристики при этом T 0 = 1/ fs = l/4 f 0.

    Расчет фильтра ведется в следующей последовательности.

    Сначала заданная АЧХ разделяется между аподизованным и неаподизованным ВШП. С целью увеличения затухания на сосед­них каналах звука f с.з=31, 9 МГц и изображения f с.и=40, 4 МГц число.пар электродов неаподизованного ВШП2 выбирается так, чтобы нули его совпали с нулями заданной АЧХ фильтра. Поэтому N н = 2 f o/D f o.

    Для аподизованного ВШП1 частотный диапазон от 0 до часто­ты Найквиста fN = 2f о разбивается на K макс отрезков с шагом по частоте D f 1, причем К макс= fN /D f 1.

    Величина шага D f 1 выбирается из двух условий: точности ап­проксимации заданной АЧХ и затрат машинного времени при по­следующих вычислениях. Для выявления всех деталей в АЧХ (осо­бенно сложной формы) целесообразно в полосе пропускания брать 50—100 точек, т. е. D f 1»25 кГц в среднеполосных и D f 1»10 кГц в узкополосных фильтрах. С целью сокращения затрат машинного времени значение К макс не должно превышать 2500—5000. Далее описывается АЧХ аподизованного ВШП1 в виде ломаных линий с учетом влияния АЧХ неаподизованного ВШП2 А н(f)=sin х / х. Для расчета на ЭВМ производится пересчет текущих частот fj в ди­скретные числа K =(fj-f o)/D f 1. При этом начало отсчета находит­ся в точке fj=f o, что соответствует Kj =0. Тогда заданная АЧХ аподизованного ВШП1 принимает вид на рис. 3.8, б:

    правая часть

    А з.п(К)=

    левая часть

    А з.л(К)=

    где К. — номер частотной точки, х (К)=2p N н K / K мaкc; AК— уровень коррекции влияния неаподизованного ВШП2.

    Далее определяются составляющие заданной АЧХ ВШП1:

    четная часть

    нечетная часть

    Вычисляются составляющие импульсной характеристики:

    синфазная

    ортогональная

    где п— номер электрода, , А— общее число электродов ВШП1, которое выбирается из заданной ширины пе­реходной полосы D f s.

    Находится усеченная импульсная характеристика с весовой функцией w (nT 0):

    синфазная составляющая

    hc (nT 0) =Gc (nT 0) w (nT 0),

    ортогональная составляющая

    hs (nT 0) =Gs (nT 0) w (nT 0).

    В качестве весовой функции используется модифицированная функция Мааса

    при r= 2 F =0, 8.

    Нормируются составляющие импульсной характеристики:

    синфазная , ортогональная

    .

    Определяется расчетная АЧХ аподизованного преобразователя с усеченной импульсной характеристикой

    ,

    где J 1= (f в- f н)/D f 2 — число дискретных точек в расчетном интер­вале частот от нижней f нрдо верхней f вр частоты с шагом D f 2 , с которым выводится АЧХ, J 2= fN /D f 2—число дискретных точек на интервале от 0 до частоты Найквиста при выводе АЧХ с шагом D f 2.

    Ширина расчетного интервала выбирается обычно D f p= f вр- f нр=(5¸ 6)/D f 3. При этом с целью использования общей сетки частот шаг вывода АЧХ D f 2 должен быть кратен шагу D f 1.

    Далее находятся нормированная расчетная АЧХ

    и расчетная АЧХ в децибелах

    .

    Осуществляется переход от дискретных частотных точек к те­кущему значению частоты

    .

    Находится АЧХ неаподизованного ВШП2

    , fн £ f £ fв.

    Вычисляется суммарная АЧХ фильтра:

    относительная

    ,

    в децибелах

    .

    На этом расчет частотных характеристик преобразователей в фильтрах ПАВ в целом заканчивается.

    Далее по найденным коэффициентам и им­пульсной характеристики рассчитываются координаты краев элек­тродов по осям Х и Y как для аподизованного, так и неаподизованного ВШП.

    Исходными данными для расчета топологии ВШП являются скорость ПАВ на свободной поверхности Vf, коэффициент элек­тромеханической связи ks, апертура преобразователя W 0, расстоя­ние между контактными площадками WW; расстояние D между активной и пассивной частями электродов по оси Y, подтравка по длине D yn и по ширине D bn электродов,.соотношение электрод/по­лупериод dn=bn/Ln, масштаб М для нарезки фотооригинала фильтра или изготовления промежуточного фотошаблона.

    Расчет координат преобразователей ведется в следующей по­следовательности. Сначала определяются весовые координаты краев электродов аподизованного ВШП1 по оси Y, определяющие перекрытия соседних электродов (рис. 3.9, а):

    ,

    для 0£ n £ A -1,

    где y 1 и y 2—весовые, координаты краев электродов по оси У для первого и второго штырей сдвоенных электродов; п — номер элек­трода; J =±1 с шагом 1. Далее рассчитываются верхние и ниж­ние края электродов по оси Y при отсчете от базовой точки О1 (рис. 3.9, а):

    yн 1, 2 = y 1, 2 +D yn,

    yв 1, 2 = y 1, 2 - yn +D.

    Те же координаты пересчитываются в масштабе М, необходи­мом, например, для нарезки фотооригинала фильтра на коорди­натографе, т. е.

    y м.в1= Мy в1, y м.н1= Мy н1, y м.в2= Мy в2, y м.н2= Мy н2.

    После этого определяются координаты левого xп л и правого xп п краев электродов аподизованного ВШП1:

    xn л= U эф(n - dn)/ fs -0, 5D bn,

    xn п= U эф(n - dn)/ fs +0, 5D bn,

    где — эффективная скорость ПАВ на частично металлизированной поверхности, частота дискретизации fs =2 f 0 для одинарных электродов и fs =4 f 0 для сдвоенных. Те же коор­динаты пересчитываются в масштабе М, т е xп л . м =Мхп .л, xп л.м = =Мхпл. На этом расчет топологии аподизованного ВШП1 закан­чивается.

     

    Рис 3.9 Элементы топологии преобразователей:

    а - аподизованный ВШП1; б - неаподизованный ВШП2

    Расчет топологии неаподизованного ВШП2 значительно проще. Сначала определяются координаты верхнего y в п и нижнего у н п краев одинарных электродов по оси Y при отсчете от базовой точ­ки О 2 (рис. 3.9, б):

    y в п =(WW + W 0)/2-D yп +D;

    y н п =(WW + W 0)/2+D yп, для нечетных п= 1, 3, 5, …, 2 N +1;

    y в п =(WW - W 0)/2-D yп;

    y н п =(WW - W 0)/2-D yп +D, для четных п= 2, 4, 6, …, 2 N.

    Для расщепленных электродов координаты y в п и у н п изменя­ются попарно (рис. 3.9, б).

    Координаты левого xп л и правого xп п краев электродов по оси X:

    xn л= U эф(n - dn)/ fs -0, 5D bn,

    xn п= U эф(n - dn)/ fs +0, 5D bn, n =0, 1, 2, …, A 1.

    Для нерасщепленных электродов fs = 2f о, dn =0, 5, A 1=2 N н+1; для расщепленных электродов fs =4 f о, dn =0, 25, A 1=2(2 N н+1). Затем полученные координаты y вн, y н n, xлn, x п n пересчитываются в масштабе М.

    Рис 3.10. Расчетная 1 и экспериментальная 2 АЧХ телевизионного фильтра ФП30БП9-551-38, 9М4, 4 (европейский стандарт CCIR)

    Рис. 3.11. Расчетная 1 и экспериментальная 2 АЧХ фильтра ФП30БП9-523-45, 75МЗ, 5 с двумя аподизованными ВШП (американский стандарт FCC)

     

    Результаты расчетов АЧХ фильтра приведены на рис. 3.10. Здесь показана экспериментальная АЧХ фильтра ФП30БП9-551-38, 9М4, 5 в целом.

    По описанному алгоритму может быть рассчитана топология фильтра ПАВ практически с любой симметричной и несимметрич­ной АЧХ. На рис. 3.11 показаны расчетные и экспериментальные характеристики фильтра ФП30БП9-523-45, 75МЗ, 5, содержащего два идентичных аподизованных ВШП. Фильтр удовлетворяет требова­ниям для УПЧИ американского телевизионного стандарта FCC. На рис. 3.12 показаны характеристики частотного дискриминатора и фильтра опознавания для канала красной строки блока цветности отвечающего требованиям

    Рис. 3.12. Расчетные 1 и экспериментальные 2 АЧХ фильтров ПАВ для канала красной строки блока цветности:

    а - фильтр опознавания ФП30БП9-045-1, 73М0, 6; б - частотный дискриминатор ФП3ЧД3-044-4, 75М0, З

     

     

    Рис. 3.13. Расчетная 1 и экспериментальная 2 АЧХ фильтра ФП3П3-047-26М0, 5

     

    советского телевизионного стандар­та OIRT [61].

    Алгоритмы для расчета частотных характеристик и топологии перечисленных фильтров практически одинаковы и отличаются лишь описанием заданной АЧХ. Приэтом звукопровод фильтров для УПЧИ по стандартам CCIR и FCC изготовлялся из ниобата лития YZ -среза, а фильтра опознавания и частотного дискриминатора — из пьезокерамики ЦТС-33.

    Использование автоматизированных методов для расче­та топологии фильтров ПАВ с симметричными АЧХ позволяет существенно повысить качество фильтров. Дока­зательством могут служить экспериментальные характеристики фильтра ФП3П9-047-26М0, 6 (рис. 3.13), рассчитанного по описан­ному алгоритму и имеющего звукопровод из кварца ST -среза.

     






    © 2023 :: MyLektsii.ru :: Мои Лекции
    Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав.
    Копирование текстов разрешено только с указанием индексируемой ссылки на источник.