‮Сдвиг по фазе (kincajou) wrote,
‮Сдвиг по фазе
kincajou

worklog: РЧ-фильтры в теории и на практике

В теории, достаточно задать полосу пропускания и порядок фильтра, а так же импеданс по входу/выходу (в некоторых случаях ещё неравномерность в полосе пропускания, а ещё в более некоторых... но это всё частности) - и получить схему, которая будет работать от нуля Гц и до терагерцев, вырезая нужные частоты.

Однако, на практике всё гораздо хуже: детали, из которых придётся собирать фильтр, не идеальны. У них есть свои резонансы, потери энергии, шум и т.п.

И если нужен фильтр, который из полосы от 0 до 60 МГц вырежет ровно нижние 50 кГц и как можно сильнее подавит всё остальное, то у нас проблема.

Не, разумеется, в первом приближении можно наплевать на все эти тонкости - во многих случаях теоретическая схема себя оправдывает и работает в самом деле так, как посчиталось, плюс-минус погрешность. Но всё же...

Вот как-то раз я собрал ФНЧ с частотой среза около 1 МГц - на спектроанализаторе он выглядел прекрасно до тех пор, пока я не расширил исследуемую полосу с 10 до 100 МГц. И вот там-то увидел, как в АЧХ пролезают какие-то горбы - с одной стороны, это не так важно, потому что сигнал по входу чаще всего имеет конечную полосу, а на выходе ещё подчищался активным ФНЧ, а с другой стороны, когда хочешь добиться точности повыше, чем обычно, то тонкие эффекты желательно предусмотреть: все эти ВЧ-паразиты могут просочиться по схеме куда-то не туда, куда им можно, и вызвать всякую неучтённую нелинейщину, которая потом всё портит.

Шо же делать? В природе не существует индуктивностей с номиналом, например, 470 мкГн и частотой собственного резонанса 1 ГГц - физика запрещает. Или, например, если хочется, чтобы фильтр не гудел от механических воздействий, то нужны плёночные конденсаторы (у них нет хоть сколько-нибудь заметного пьезоэффекта), а они на ВЧ тоже не ахти как хороши. Значит, надо выкручиваться: многосекционный фильтр, который будет отсекать всё лишнее сначала совсем крупными мазками, затем поменьше, затем уже где надо.

Чтобы задача была интереснее, это будет мой (с недавних пор) любимый тип фильтров - безотражательный!
И чтобы совсем круто, он будет дифференциальный.
Вот такой (Zвх.дифф = 200)
У меня пока нет деталей (их тут не надо лепить абы как, нужно вдумчиво), чтобы всё это проверить вживую, но по прикидкам получается, что у него полоса пропускания 50 кГц без каких-то заметных резонансов и с отражением не выше -20 дБ где-то до 60..70 мегагерц, а то и выше. Такие "странные" частоты выбраны для того, чтобы можно было собрать фильтр на деталях со стандартными номиналами и чтобы собственные резонансы индуктивностей более низкочастотных звеньев были бы "спрятаны" за срезом более высокочастотных.

Принцип всё тот же - входная полоса делится где-то в районе частоты среза, ВЧ-компоненты отходят на терминирующий резистор и тихо-мирно превращаются там в тепло, НЕ отражаясь обратно, как было бы в случае обычного фильтра. В следующих звеньях ситуация повторяется, только частота среза всё ниже и ниже. Да, потери в полосе пропускания в этом фильтре буду чуточку повыше, чем если бы никаких дополнительных звеньев он не имел (это очевидно), но для источника сигнала вся эта байда будет выглядеть как почти что обычный резистор, практически безо всякой частотной зависимости его параметров!

Это пока такая вот идея. Порывшись по патентам, сходу ничего похожего не нашёл... вряд ли я первый, но если вдруг - НАДО Ж ПАТЕНТАВАТЬ!!!!
Subscribe

  • Post a new comment

    Error

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic

    Your reply will be screened

    Your IP address will be recorded 

  • 8 comments