Технические науки / 6 Электротехника и радиоэлектроника.

Д. т. н. Иваницкий А.М., Паску Д. Г., Рожновский М.В.

Одесская национальная академия связи им. А. С. Попова, Украина

Метод исследования LC-фильтров с несимметричными потерями при эксповоздействии

Основной фактор, влияющий на частотную избирательность LC-фильтров, – потери в реактивных элементах. Проблема повышения избирательности частотных фильтров является важной в радиотехнике и телекоммуникациях. Один из способов решения данной проблемы – компенсация потерь в элементах LC-фильтров. Принципиально новым подходом в решении указанной выше задачи является способ, основанный на применении экспофункциональных сигналов в аппаратуре связи. В основу данного способа положено явление выделения активной мощности реактивными элементами при экспофункциональном воздействии [1 – 3]. В данной области уже проводились исследования [4 – 8], где рассматривались случаи, когда потери в LC-фильтрах симметричны, т.е. добротности катушек индуктивности и конденсаторов равны между собой. Однако случай, когда добротности катушек индуктивности и конденсаторов не равны между собой, т.е. потери в LC-фильтрах не являются симметричны, не рассматривался. Поэтому цель данного доклада дать метод исследования LC-фильтров с различными величинами добротностей катушек индуктивности и конденсаторов при экспофункциональных сигналах.

Исследование LC-фильтров произвольного порядка с несимметричными потерями можно вести следующим методом:

1. По заданным требованиям к АЧХ фильтра рассчитываем схему LC-фильтра известными методами.

2. Собираем схему LC-фильтра в среде моделирования Multisim, используя идеализированные элементы катушек индуктивностей и конденсаторов без потерь. С помощью измерителя АЧХ находим АЧХ LC-фильтра. Убеждаемся, что измеренная АЧХ фильтра удовлетворяет заданным требованиям.

3. Преобразуем полученную схему LC-фильтра без потерь в схему LC-фильтра с несимметричными потерями. Для этого вводим в схему полученого фильтра сопротивления потерь катушек индуктивности так, чтобы добротности всех катушек индуктивности были равны между собой, а конденсаторы оставляем без потерь (идеализированные элементы емкости). Определяем АЧХ полученного LC-фильтра с потерями. Убеждаемся, что измеренное АЧХ фильтра не удовлетворяет заданным требованиям.

4. С помощью устройства измерения АЧХ, подробно описанного в [9], производим измерение АЧХ системы, содержащей LC-фильтр с несимметричными потерями, на заданных частотах при экспогармоническом воздействии вида , где Е_т > 0; λ > 0; – круговая частота; t – время.

5. Изменяя величину значения параметра λ, сравниваем АЧХ системы, содержащей LC-фильтр с несимметричными потерями, с АЧХ того же LC-фильтра без потерь и выбираем то λ, при котором АЧХ системы максимально совпадает с АЧХ LC-фильтра без потерь.

Данный метод можно использовать для компенсации несимметричных потерь в LC-фильтрах и тем самым повышать их частотную избирательность.

С помощью представленного выше метода исследованы как простейшие LC-фильтры второго порядка, так и сложные фильтры высоких порядков при несимметричных потерях: фильтр нижних частот 3-го порядка с характеристикой Чебышева, фильтр нижних частот 6-го порядка с характеристикой Кауэра-Золотарева, фильтр нижних частот 7-го порядка с характеристикой Кауэра-Золотарева, полосовой фильтр 8-го порядка с характеристикой Баттерворта. Результаты исследований, полученные в среде моделирования Multisim, неоднократно подтверждены на практике, а это, в свою очередь, позволяет утверждать, что при несимметричных потерях в LC-фильтрах значение параметра λ или же первое приближение к этому значению при практическом использовании способа компенсации потерь с помощью экспофункциональных воздействий следует рассчитывать по формуле

, (1)

где – круговая частота; – добротность катушек индуктивности на частоте . При выводе формулы (1) учитывалось, что при симметричных потерях [8], где – индуктивность катушки индуктивности; – сопротивление потерь этой катушки, а в нашем случае, когда потери несимметричны, .

Таким образом, в результате проведенных исследований экспериментально подтверждена правильность данного в докладе метода исследования LC-фильтров с различными величинами добротностей катушек индуктивности и конденсаторов при экспофункциональных воздействиях, дана формула расчета величины параметра λ, необходимого для компенсации потерь в LC-фильтрах с несимметричными потерями при воздействии на них экспофункциональным сигналом. В очередной раз проверена надежность среды моделирования Multisim.

Литература

1. Іваницький А.М. Явище виділення активної потужності реактивними елементами електричного кола / Диплом на відкриття НВ №3, зареєстровано 12.01.99; приорітет від 30.11.94 // Винахідник України. – 2′ 1999/ 1′ 2000. – С.121-126.

2. Іваницький А.М. Сигнальний спосіб компенсації поглинання радіосигналу у тракті поширення радіохвиль лінії радіозв’язку / Патент України на винахід №39566А від 15.06.2001. Бюл. №5; заявл.13.10.2000.

3. Иваницкий А.М. Реактивные элементы при экспофункциональных воздействиях // Информатика и связь: Сб. науч. тр. Укр. госуд. акад. связи им. А.С. Попова. – Одесса. – 1996. – № 1 – С. 236 - 240.

4. Иваницкий А.М., Паску Д.Г. Иследования цепей первого порядка при периодической экспофункциональном воздействии // Наукові праці ОНАС ім. О.С. Попова. – Одеса. – 2004. -№3. – С. 40 - 45.

5. Иваницкий А.М., Паску Д.Г. Исправления к статье «Иследования цепей первого порядка при периодическом экспофункциональном воздействии» // Наукові праці ОНАС ім. О.С. Попова. – Одеса. – 2005. -№1. – С. 98.

6. Паску Д.Г. Исследование амплитудно-частотных характеристик систем, содержащих цепи первого порядка при периодическом экспосинусоидальном воздействии // Наукові праці ОНАЗ ім. О.С. Попова. – Одеса. – 2005. – № 1. – C. 88 – 91.

7. Иваницкий А.М., Паску Д.Г. Исследование прохождения периодических экспофункциональных сигналов через LC-фильтры // Наукові праці ОНАЗ ім. О.С. Попова. – Одеса.– 2007. - №2. – С. 12 – 21.

8. Иваницкий А.М., Паску Д.Г., Катречко Е.Н. Улучшение амплитудно-частотных характеристик LC-фильтров высокого порядка с помощью периодических экспогармонических сигналов // Наукові праці ОНАЗ ім. О.С. Попова. – Одеса.– 2006. - №1. – С 80 – 86.

9. Иваницкий А.М., Паску Д.Г. Устройство измерения амплитудно-частотных характеристик систем, содержащих реактивные элементы при периодических экспогармонических воздействиях // Наукові праці ОНАЗ ім. О.С. Попова. – Одеса. – 2005. – № 2. – С. 66 – 70.

ФИО	Название	Адрес	Телефон	Секция	e-mail
Иваницкий А.М. Паску Д.Г. Рожновский М.В.	Метод исследования LC-фильтров с несимметричными потерями при эксповоздействии	Одесская национальная академия связи им. А.С. Попова, Украина, 65029, г. Одесса, ул. Кузнечная, 1.	8 048 20-78-67	Технические науки / 6 Электротехника и радиоэлектроника.	ivani@svitonline.com Mixail_exp@list.ru