Сетевые фильтры – особенности конструкции

30 Сентября 2021г.

Достаточно часто при покупке сетевого фильтра многие считают, что это просто удлинитель на несколько розеток с дополнительной кнопкой питания. Стоят сетевые фильтры обычно немного дороже, но их стоимость списывается на более массивный вид и толстый провод. Но по факту сетевой фильтр – это сложное и полезное устройство, позволяющее защитить бытовую и компьютерную технику.

Что такое сетевой фильтр

Сетевой фильтр – устройство, при помощи которого можно защищать подключенные в него электроприборы и бытовую технику от скачков напряжения. Он представляет собой колодку с несколькими розетками (не менее двух), кабель необходимой длины и сечения и вилку. Находит широкое применение в быту, офисах, на небольших производствах, где с его помощью производится одновременное подключение нескольких приборов в одну розетку. Не менее часто сетевой фильтр является не удлинителем с защитой, а непосредственно блоком погашения помех, предотвращающим скачки напряжения.

Как устроен сетевой фильтр

Сетевой фильтр неправильно сравнивать с традиционным удлинителем или тройником, так как он имеет более сложную конструкцию. Если рассматривать сетевые фильтры, оснащенные полноценной защитой, а не просто кнопкой включения/выключения, то они оснащены плавкими предохранителями, которые моментально прерывают цепь в случае колебаний напряжения в большую сторону. Дополнительно в схеме сетевого фильтра присутствуют конденсаторы и симметричный дроссель, наличие которых позволяет произвести сглаживание помех в электросети. Обязательным элементом в сетевом фильтре считается заземление, но стоит помнить, что оно будет срабатывать только в том случае, если он подключен к заземленной розетке.

Особенности сетевых фильтров

Качественно собранный сетевой фильтр имеет ряд особенностей, на которые необходимо обратить внимание перед его приобретением:

• Внешний вид – на пластике должны быть четкие надписи, логотип производителя, предупреждения.
  Корпус производится из ударопрочного пластика, который при нагреве будет просто плавиться, а не загораться и не будет выделять вредных веществ в случае оплавления;
• Технический дизайн – количество розеток, длина кабеля, наличие дополнительных индикаторов, наличие разъемов USB и фиксаторов проводов электроприборов, шторок для защиты от детей, система крепежа фильтра к стене;
• Технические характеристики – максимальная мощность, на которую рассчитан фильтр, нагрузка и рассеиваемая энергия. Чем выше показатели мощности и нагрузки, тем большее количество электроприборов можно подключить к нему. Важно обратить внимание на тип и количество используемых предохранителей.

Требования к напряжению и частотная характеристика

Все представленные на рынке сетевые фильтры условно делятся на три группы – базовая (недорогие, простые и подходят для недорогой бытовой техники), продвинутая (применяются для офисной и дорогой техники) и профессиональная (гасят все помехи, поэтому используются для точного оборудования и дорогой электроники).

В зависимости от модели в сетевом фильтре используются 3-8 розеток типов C и F. Для того чтобы сетевой фильтр выдержал нагрузку в 10А применяются провода с жилами 0,75 или 1,0 кв. мм., а если планируемая нагрузка будет 16А, то имеет смысл купить фильтр с жилами 1,5 кв. мм.

Применение качественного сетевого фильтра позволяет стабилизировать частоту, отклонение которой от нормы должно составлять не более 0,2 Гц. В сетевом фильтре происходит подавление всех частот, кроме 50 Гц, при помощи конденсаторов и индуктивностей.

Разновидности сетевых фильтров

Сетевой фильтр является основой электрической сети в любом доме. Сколько розеток ни делай, всё равно придётся покупать удлинитель с дополнительными слотами для подключения бытовой техники. Это изделие может понадобиться по следующим причинам:

• Недостаточная длина шнура. Обычно переноска может быть до 15 метров, что очень удобно при подключении пылесоса, обогревателя и прочей техники.
• Если какая-то розетка не выдерживает нагрузку. Например, проложена слишком тонкая проводка в стене, которая постоянно греется и подгорает. Можно просто переключиться в удобное силовое гнездо при помощи удлинителя.
• Если сгорел находящийся рядом участок проводки, а нужно продолжить работу приборов. Бывает так, что на кухне выгорели провода в коробке, а холодильники должны сохранять продукты. Переноска в доме никогда не помешает.
• Если в доме недостаточно слотов для всех имеющихся устройств. Особенно эта проблема появилась с момента роста количества мобильных телефонов и планшетов. Всем необходимо заряжаться, но не на всех хватает мест.

Хорошая переноска стоит своих денег. Это приспособление нужно уметь выбирать, ведь имеется огромное количество разновидностей, начиная от фабричных изделий, заканчивая наборами для создания собственными руками. Сегодня эксперты «ПрофЭлектро» расскажут обо всём по порядку.

Какие разновидности переносок бывают

Перечислим основные разновидности этой интересной продукции:

• Профессиональные модели. Они отличаются огромной длиной, вплоть до 100 метров. Обычно их используют строители. Провод разматывается от огромной катушки, по центру которой с двух сторон вмонтированы розетки. В домашних условиях такое устройство также не помешает, особенно владельцам частных домов. Можно будет быстро и просто организовать пикник на заднем дворе с использованием всех электроприборов и развлечений.

• Неразборные бытовые модели. Они обычно предназначены для компьютеров и различных ультрасовременных устройств. Достаточно хлипкая конструкция компенсируется отсутствие подвижности и малой длиной кабеля. Это очень удобный вариант, чтобы взять его с собой в дорогу. Часто они специально снабжаются удобным футляром, что как бы намекает на их портативное использование. Можно удобно почитать книгу в отеле или зарядить мобильные устройства в путешествии.

  
  

• Специальные модели для компьютера. Они редко рассчитаны на нагрузку более 1. 5 кВт, но позволяют добиться высокой степени надёжности. В них есть встроенное заземление, а передача тока внутри корпуса розеток производится по шинам. Короткое замыкание полностью исключено, а именитые производители устраивают многоступенчатые проверки прямо на конвейере, чтобы обеспечить стабильность в работе.
  
  

Можно ли собрать собственными руками

Да, это также возможно, но нужно подобрать качественные розетки, крепкую вилку, а также надёжный шнур. В этом случае всё будет не хуже, чем у именитых производителей. Процесс изготовления мы уже описывали ранее в статьях. Иногда при отсутствии доступа к фирменным изделиям, лучше собрать всё собственными руками. Это позволит выносить гораздо большую нагрузку, а также обеспечить безопасность в использовании.

Не используйте дешевую китайскую продукцию

Сейчас на рынках имеется нереально большое количество различных изделий от безымянных контор, которые собираются вручную без учёта качества. Это очень опасно, в них часто применяется горючий пластик, который легко воспламеняется в случае возникновения короткого замыкания. Также там обычно превышено значение предельной нагрузки. Могут написать даже 10 кВт, что будет неправдой. Обычно всё завышено в 5-10 раз.

Где приобрести качественную переноску

Огромное разнообразие этих изделий представлено в ассортименте нашего интернет-магазина «ПрофЭлектро». Мы поставляем эту продукцию напрямую от известных производителей, что получает избежать подделок и установить справедливую стоимость. Каждый товар при поступлении в магазин и перед отправкой покупателю обязательно проверяется экспертами на стендах. Вы получите полностью работоспособную продукцию, без изъянов и заводского брака. Доставка возможна по всей России, в любой город и регион.

Характеристики смартфона HUAWEI nova 9

50 МП (объектив с высоким разрешением, f/1. 9)

8 МП (ультраширокоугольный объектив, f/2.2) 

2 МП (объектив с функцией измерения глубины резкости, f/2.4) 

2 МП (макрообъектив, f/2.4)

*Фактическое разрешение фотографии зависит от выбранного режима камеры.

Режим автофокусировки

Фазовый фокус, контрастный фокус

Стабилизация изображения

AIS

Зум

Цифровой зум

Разрешение изображений

До 8192 x 6144 пикселей

*Фактическое разрешение изображения зависит от выбранного режима съемки.

Разрешение видео

До 3840 x 2160 пикселей, поддержка 720p при 960 fps, замедленная съемка.

*Фактическое разрешение видео зависит от выбранного режима съемки.

*Значения 720p и 960fps реализованы на базе алгоритма интерполяции с поддержкой искусственного интеллекта.

Режимы съемки основной камеры

Видеоблог, Создание историй, Съемка с ИИ, Суперширокоугольный, Ночная съемка, Портрет, Высокое разрешение, Фото, Профи, Видео, Двойной вид, Супермакро, Панорама, Отрезок времени, Замедление, Диафрагма, Стикеры, Документы, Живые фото, Фильтр, Таймер, Улыбка, Аудиоконтроль, Мгновенная съемка, Серийная съемка

iPhone 13 и iPhone 13 mini – Apple (RU)

Сильный мира всего.

Дизайн

Выберите цвет

Новый
розовый
цвет

Ceramic Shield радикально повышает прочность

iPhone 13

iPhone 13 mini

Дисплей
Super Retina XDR

Защита от воды

Надёжный
корпус

Новый
синий
цвет

Ceramic Shield радикально повышает прочность

iPhone 13

iPhone 13 mini

Дисплей
Super Retina XDR

Защита от воды

Надёжный
корпус

Новый цвет
«тёмная ночь»

Ceramic Shield радикально повышает прочность

iPhone 13

iPhone 13 mini

Дисплей
Super Retina XDR

Защита от воды

Надёжный
корпус

Новый цвет
«сияющая звезда»

Ceramic Shield радикально повышает прочность

iPhone 13

iPhone 13 mini

Дисплей
Super Retina XDR

Защита от воды

Надёжный
корпус

Ceramic Shield радикально повышает прочность

iPhone 13

iPhone 13 mini

Дисплей
Super Retina XDR

Защита от воды

Надёжный
корпус

Пять
новых цветов

Ceramic Shield радикально повышает прочность

iPhone 13

iPhone 13 mini

Дисплей
Super Retina XDR

Защита от воды

Надёжный
корпус

Камера

Можно ли здесь уместить

такие мощные камеры?

Да, по диагонали

Да, по диагонали

Мы разработали совершенно новую схему расположения и развернули объективы на 45 градусов. Благодаря этому внутри корпуса поместилась наша лучшая система двух камер с увеличенной матрицей широкоугольной камеры.
Кроме того, мы освободили место для системы оптической стабилизации изображения сдвигом матрицы. И повысили скорость работы матрицы на сверх­широко­угольной камере.

Новая сверх­широко­угольная камера видит больше деталей в тёмных областях снимков

Новая широко­угольная камера улавливает на 47% больше света для более качественных фотографий и видео

Новая оптическая стабилизация со сдвигом матрицы обеспечит чёткие кадры даже в неустойчивом положении

Новые камеры помещаются даже в iPhone 13 mini

Режим «Киноэффект»

iPhone закончил киношколу за вас.

Представляем
режим
«Киноэффект»

В кино часто используется специальный приём —
перевод фокуса. Он позволяет переключать внимание зрителя с одного объекта в кадре на другой.

Теперь такая возможность появилась и на iPhone.

Режим «Киноэффект» автоматически добавляет великолепные эффекты перемещения фокуса и изменения резкости

Просто начните запись видео. Режим «Киноэффект» будет удерживать фокус на объекте съёмки, создавая красивый эффект размытия вокруг него.

Режим «Киноэффект» распознаёт, когда нужно перевести фокус на другого человека или объект, который появился в кадре. Теперь ваши видео будут смотреться как настоящее кино.

Вы можете изменить глубину резкости даже после съёмки

Хотите переместить фокус или добавить эффект художественного размытия по окончании съёмки? Не проблема. С iPhone для этого достаточно нескольких касаний. На такое способны даже
не все профессиональные кинокамеры.

Снимайте HDR‑видео в стандарте Dolby Vision с режимом «Киноэффект»

Галерея: камера

Шикарные снимки получаются сами собой.

Воспоминания — это слайд-шоу, которые автоматически создаются из памятных снимков и видео в приложении «Фото». Их можно редактировать на свой вкус — и даже добавлять музыку из медиатеки.

Воспоминания — это слайд-шоу, которые автоматически создаются из памятных снимков и видео в приложении «Фото». Их можно редактировать на свой вкус — и даже добавлять музыку из медиатеки.

Фотографические стили

Снимайте

в своей уникальной манере.

Представляем
Фотографи­ческие стили

Фотографи­ческие стили усиливают и приглушают цвета, сохраняя оттенок кожи естественным

Фотографические стили позволяют сделать ваши
фото более вырази­тель­ными. Но, в отличие от фильтров, стили применяются индивидуально для каждой области фотографии, не изменяя тон кожи людей.

Выберите шаблон Красочный для ярких и выразительных фото. Варианты Тёплый и Прохладный подчеркнут золотистые или синие полутона. Стиль Насыщенный контрастный сделает тени темнее, а цвета — глубже.

Дисплей

Sуперкрасочнодетальный.

XDRеалистичный.Sуперкрасочно​детальный.​XDRеалистичный.​

Дисплей Super Retina XDR

Это ярко

Дисплей OLED стал на 28% ярче — до 800 кд/м². На нём всё хорошо видно даже в самый солнечный день. А яркость при просмотре контента в HDR достигает 1200 кд/м². Вы сможете различить мельчайшие оттенки чёрного и белого — как и всех остальных цветов. При этом дисплей расходует заряд аккумулятора ещё более экономно, чем прежде.

Это красочно

Широкий цветовой
охват дисплея iPhone 13 соответствует стандартам киноиндустрии, которые помогают создателям фильмов добиваться максимально точной цветопередачи. Поэтому изображение на экране выглядит абсолютно естественно.

Это чётко

Дисплей Super Retina XDR отличается невероятно высокой плотностью пикселей — фотографии, видео и текст выглядят поразительно чётко. А благодаря уменьшенной площади камеры TrueDepth на дисплее теперь больше места для изображения.

Аккумулятор

Ещё

больше заряда

iPhone 13 работает
от аккумулятора до 2,5 часов дольше.
iPhone 13 mini — до 1,5 часов дольше.

A15 Bionic — это

скорости добавляющий,

A15 Bionic — это

камеру улучшающий,

A15 Bionic — это

реальность дополняющий,

A15 Bionic — это

энерго­эффективность повышающий,

A15 Bionic — это

данные защищающий

A15 Bionic — это

чип, который меняет всё.

Сверхбыстрый чип A15 Bionic обеспечивает работу режима «Киноэффект», Фотографических стилей и других функций. Secure Enclave защищает персональные данные, в том числе Face ID и контакты. А ещё новый чип увеличивает время работы от аккумулятора.

• Скорость работы процессора до 50% выше, чем у многих других смартфонов
  
• Обработка графики до 30% быстрее, чем у многих других смартфонов
  
• Из всех наших
  чипов уступает
  только чипу iPhone 13 Pro

Сверхбыстрый чип A15 Bionic обеспечивает работу режима «Киноэффект», Фотогра­фических стилей и других функций. Secure Enclave защищает персональные данные, в том числе Face ID и контакты. А ещё новый чип увеличивает время работы от аккумулятора.

• Скорость работы процессора до 50% выше, чем у многих других смартфонов
  
• Обработка графики до 30% быстрее, чем у многих других смартфонов
  
• Из всех наших чипов уступает
  только чипу iPhone 13 Pro

iOS 15

На связи. В моменте.

В iOS 15 вы можете делиться с собеседниками фильмами, музыкой и другим контентом с вашего экрана прямо во время разговора по FaceTime. Уведом­ления легко настроить так, чтобы видеть только актуальные на данный момент и фокуси­роваться на главном. А чтобы мгновенно отправить электронное письмо или сделать звонок, достаточно коснуться соответ­ствующего текста на фото.

Подробнее об iOS 15

Конфиденциальность

Ваши данные под защитой.

iPhone даёт вам возможность полностью контролировать свои личные данные и доступ к ним. Наглядная информация о конфиденциальности помогает
выбирать приложения в зависимости от того, как они используют ваши
данные. Приложения должны получить разрешение пользователя, прежде чем начать отслеживать его действия в сторонних приложениях и на сайтах.
И это только начало.

Подробнее об Apple и конфиденциальности

Окружающая среда

Хороший дизайн полезен для планеты.

Все наши магазины, офисы, дата‑центры и операционные отделы уже работают с нулевым уровнем выбросов углерода. К 2030 году нейтральный углеродный след будет и у всех наших продуктов — а значит, и при их использовании. В этом году мы отказались от пластиковых
обёрток для коробок с iPhone 13 и iPhone 13 Pro, что позволило сэкономить 600 метрических тонн пластика. А наши заводы по сборке устройств перешли на полностью безотходное производство.

Подробнее об Apple и окружающей среде

Целый телефон развлечений.

Слушайте онлайн песни, альбомы и подборки от наших музыкальных редакторов. Смотрите сериалы, о которых все говорят. Открывайте для себя увлекательные новые игры. Сервисы Apple — это самый интересный контент, который всегда у вас под рукой. А Apple One объединяет их все в формате удобной единой подписки.

Подробнее об Apple One

Магия умножается.

Всё, за что вы любите iPhone, работает ещё лучше вместе с Mac, iPad и Apple Watch — автома­тически, как по волшеб­ству. Вы можете отвечать на звонки с любого удобного устройства. Делать на iPhone фотоснимки, которые будут тут же появляться на Mac. И читать любые сообщения на всех ваших устройствах. Проще простого.

Подробнее о совместной работе продуктов Apple

Дополненная реальность

Как он
выглядит.

Посмотрите на iPhone 13 и iPhone 13 mini в дополненной реальности.

Откройте эту страницу в Safari
на iPhone или iPad.

Аксессуары

Что к нему добавить.

Все аксессуары для iPhone

Где купить iPhone?

iPhone можно купить у реселлера, оператора сотовой связи или на сайте Apple — выбирайте любой удобный вариант.

Подробнее о покупке iPhone

Конструкция и технические характеристики модулей УЭЦН

Конструкция и технические характеристики модулей УЭЦН

 

Рисунок  1 Установка центробежного насоса

Установка погружного центробежного электронасоса состоит из:

     1    Компенсатор

     Компенсатор входит в состав гидроэащиты, предназначенной для защиты погружных маслозаполненных электродвигателей от проникновения пластовой жидкости в их внутреннюю полость, компенсации утечки масла и тепловых изменений его объема при работе электродвигателя и его остановках. Компенсатор имеет устройство для автоматического сообщения с полостью электродвигателя.

Компенсатор устанавливается в нижней части погружного электродвигателя.

2  Погружной электродвигатель ПЭД

Погружной асинхронный электродвигатель служит для привода электроцентробежного насоса и состоит из ротора, статора, головки, основания и узла токоввода.

Внутренняя полость двигателя заполнена маслом. Фильтр для очистки масла расположен в нижней части двигателя.

Погружной электродвигатель комплектуется гидрозащитой (протектор, компенсатор) для предотвращения проникновения пластовой жидкости в двигатель и утечки масла из двигателя.

Для эффективного охлаждения двигателя необходимо постоянное наличие потока жидкости в кольцевом пространстве между его корпусом и внутренними стенками эксплуатационной колонны.

Погружные электродвигатели выпускаются различной мощности и поперечного габарита, что позволяет выбрать оптимальный двигатель для привода конкретного насоса.

3 протектор

Протектор входит в состав гидрозащиты, предназначенной для защиты погружных мэслозаполненных электродвигателей от проникновения пластовой жидкости в их внутреннюю полость, компенсации утечки масла и тепловых изменений его объема при работе электродвигателя и его остановках.

Протектор имеет две упругие диафрагмы (верхнюю и нижнюю), за счет деформации которых компенсируются изменения объема масла в электродвигателе.

Протектор устанавливается в верхней части погружного электродвигатепя между двигателем и газосепаратором (ипи приемным модулем насоса в случае отсутствия газосепаратора).

Центробежный газосепаратор

При эксплуатации скважин с высоким газосодержанием откачиваемой нефти для уменьшения вредного влияния свободного газа на работу ЭЦН в компоновку подземного оборудования включают дополнительный модуль – газосепаратор.

При работе газосепараюра происходит разделение потока на жидкую и газовую фазу в сепарационных барабанах под действием центробежной силы. При этом отсепарированный газ направляется в затрубное пространство, а дегазированная жидкость подается на прием насоса.

Использование эффективного газосепарзтора позволяет устойчиво эксплуатировать установки ПЭЦН в скважинах, где обьемное содержание свободного газа на входе в насос существенно превышает 30%.

В скважинах, где входное объемное газосодержание менее 30% (например, в высокообводненных скважинах) вредного влияния газа на работу насоса не отмечается и в использовании газосепаратора нет необходимости.

Газосепаратор устанавливается между протектором гидрозащиты и нижней секцией ЭЦН.

Многосекционный многоступенчатый электроцентробежный насос

Погружной электроцентробежный насос ПЭЦН в общем случае состоит из нескольких модуль – секций, достигая в длину нескольких метров.

Каждая секция включает в себя большое (до 100 и более) число ступеней. Рабочая ступень насоса состоит из рабочего колеса и направляющего аппарата (см. рисунок) и рассчитана на определенную подачу.

Требуемый напор насоса получают комбинированием необходимого числа ступеней. При работе насоса давление в нем плавно возрастает по его длине.

В случае отсутствия в компоновке погружного оборудования газосепаратора насос комплектуют входным модулем. При использовании газосепаратора во входном модуле нет необходимости.

В зависимости от поперечного габарита насосы изготавливаются трех групп: 5. 5А и 6 (123.7; 130 и 148.3мм соответственно). Наиболее распространены насосы групп 5 и 5А.

При откачке жидкости с большим (>30%) содержание» свободного газа эффективность работы насоса резко понижается, что может привести к срыву (прекращению подачи установки.

Обратный клапан

Обратный клапан предназначен для предотвращения обратного (турбинного] вращения рабочих колес насоса под воздействием столба жидкости в напорном трубопроводе при остановках насоса и облегчения ею последующею запуска, используется для олрессовки колонны НКТ после спуска установки в скважину.

Обратный клапан состоит из корпуса 1 обрезиненного седла 2. на которое опирается тарелка 3. Тарелка имеет возможность осевого перемещения в направляющей втулке 4.

Под воздействием потока перекачиваемой жидкости тарелка поднимается, тем самым открывая клапан. При остановке насоса тарелка опускается на седло под воздействием столба жидкости в напорном трубопроводе и клапан закрывается. Обратный клапан устанавливается между верхней секцией насоса и сливным клапаном. На период транспортировки обратный клапан закрывают крышками 5 и 6

Сливной клапан

Сливном клапан предназначен для слива жидкости из насосно -компрессорных труб при подъеме насоса из скважины.

Сливном клапан состоит из корпуса 1 с ввернутым в него штуцером 2, который уплотнен резиновым кольцом 3.

Перед подъемом насоса из скважины конец штуцера, находящийся во внутренней полости клапана, сбивается (обламывается)  сбрасыванием в скважину специального инструмента и жидкость из колонны НКТ вытекает через отверстие в штуцере в за трубное пространство.

Сливной клапан устанавливается между обратным клапаном и колонной труб НКТ.

На период транспортировки сливной клапан закрывают крышками 4 и 5.

Кабельная линия

Кабельная пиния предназначена для подачи электрического напряжения переменного тока с поверхности к погружному двигателю установки.

Кабельная линия состоит из основного кабеля (плоского или круглого) и соединенного с ним плоского кабеля -удлинителя с муфтой кабельного ввода.

Соединение основного кабеля с удлинигелем производится неразъемной соединительной муфтой (сросткой). С помощью сростки также могут быть соединены участки основного кабеля для получения необходимой длины.

Кабель – удлинитель имеет уменьшенные наружные размеры по сравнению с основным кабелем.

Муфта кабельного ввода обеспечивает герметичное присоединение кабеля к ПЭД.

В зависимости от температуры и агрессивности откачиваемой среды выпускаются кабели с различной степенью изоляции. Современные кабели способны работать при температуре до 200 °С и напряжении до 4000 В.

Станция управления

Станция управления обеспечивает питание, управление работой погружной установки и защиту ее от аномальных режимов работы.

Современные станции управления могут быть оборудованы тиристорными преобразователями для бесступенчатого регулирования частоты вращения вала насоса, что позволяет плавно регулировать подачу и напор установки, обеспечивать мягкий (без рывков) пуск двигателя после отключения.

Станция управления обеспечивает контроль, индикацию и запись основных рабочих параметров установки, отключение электродвигателя при перегрузке/недогрузке, понижении сопротивления изоляции и др.

Трансформатор

Трансформатор предназначен для питания погружных электродвигателей от сети переменного тока напряжением 380 или 6000 В.

Трансформаторы выпускаются маслонаполненные и сухие (без охлаждающего масла) номинальной мощностью от 40 до 400 кВА.

Шифры установок следующие: первая буква «У»  обозначает
установку, если после нее стоит цифра, то она обозначает порядковый номер модернизации, «Э» — с приводом от электродвигателя, «Ц» — центробежный насос, «Н» — нефтяной. Следующая цифра и буква«А» обозначают условную габаритную группу, последующие цифры, записанные через тире, —  номинальную подачу (м3/сут), номинальный напор (м) при номинальной подаче.

Условные габаритные группы
установок следующие:

·  группа 5 — для эксплуатации
скважин с внутренним диаметром эксплуатационной колонны
не менее 127,7 мм;

· группа 5А — не менее 130 мм;

· группа 6 — не менее 144,3 мм;

·  группа 6А — не менее 148,3 мм.

В обозначениях установок, поставляемых с насосами повышенной износостойкости, добавляется буква И, а с насосами повышенной коррозионной стойкости — буква К.

фильтров в сетевом анализе | Полосовой фильтр

Фильтры в сетевом анализе:

Полосовой фильтр : Полосовой фильтр пропускает определенный диапазон частот (называемый полосой пропускания), подавляя все остальные частоты. Такие полосовые фильтры могут…

---

Полосовой стоп-фильтр : Полосовой стоп-фильтр останавливает диапазон частот между двумя частотами среза f1 и f2, пропуская все частоты ниже f1 и…

---

Приближение Баттерворта : Приближение Баттерворта – В конструкции фильтра нижних частот мы должны предположить, что все нули передачи системной функции находятся на бесконечности. Потом…

---

Приближение Чебышева: Приближение Чебышева – В предыдущем разделе мы изучили, что приближение Баттерворта является наилучшим при ω = 0. Но поскольку мы…

---

Составные фильтры в сетевом анализе : Составные фильтры в сетевом анализе – В прототипах фильтров характеристики затухания не очень резкие в полосе затухания…

---

Основы фильтров в сетевом анализе : Основы фильтров в сетевом анализе – Полное изучение поведения любой секции фильтра требует расчетов его характеристического импеданса…

---

Фильтр верхних частот : Прототип T- и π-секций фильтра верхних частот показаны на рис.9.9. Расчетное сопротивление (R0): полное последовательное сопротивление плеча Z1 = -j / ωC Всего…

---

Характеристики идеального фильтра : Характеристики идеального фильтра – Диапазон частот, в котором затухание фильтром равно нулю, называется полосой пропускания. Диапазон частот более…

---

Согласование импеданса с использованием половинных секций: При соединении нескольких различных секций в фильтре очень важно согласовать импедансы секций на уровне…

---

Фильтр нижних частот : Прототипы T- и π-фильтров нижних частот показаны на рис.9.3. Расчетный импеданс (R0): Здесь, в секциях фильтра нижних частот, всего…

---

m Производный полосовой фильтр : Мы можем получить m Производный полосовой фильтр, если прототип полосового фильтра упрощен в соответствии с сетью в…

---

m Производный полосовой стоп-фильтр : Производный полосовой стоп-фильтр m может быть получен из прототипа секции устраняющего полосу фильтра точно таким же образом…

---

м Производные фильтры : м Производные фильтры – Первый недостаток секций прототипа фильтра может быть преодолен путем соединения двух или более секций прототипа одного и того же…

---

m Производный фильтр высоких частот : Полученный m фильтров высоких частот, T- и π-секции, как показано на рис. 9.32 (а) и (б). Считайте, что…

---

m Производный фильтр нижних частот : Производные m фильтров нижних частот сечения T и π показаны на рис. 9.29 (a) и (b) соответственно. Рассмотрим…

---

Нормализованные характеристики фильтра нижних частот : Нормализованные характеристики фильтра нижних частот – Пассивные фильтры – это фильтры, состоящие только из пассивных компонентов, таких как резисторы, катушки индуктивности, конденсаторы. …

---

Основы фильтров в сетевом анализе

Основы фильтров в сетевом анализе:

Основы фильтров в сетевом анализе – полное изучение поведения любой секции фильтра требует расчетов ее характеристического импеданса (Z ₀ ), постоянной распространения (γ), постоянной затухания (α) и постоянной фазы (β) с использованием расширенных математических функций. расчеты на любой частоте.Однако мы можем легко предсказать полосу пропускания и полосу заграждения фильтра из элементарного рассмотрения изменения Z ₀ с частотой.

Важным моментом для всех основ фильтров в сетевом анализе является то, что они построены из чисто реактивных элементов, иначе затухание никогда не могло бы стать нулевым. Из выражений характеристических сопротивлений Т- и π-секций видно, что характеристическое сопротивление зависит от реактивных сопротивлений Z ₁ и Z ₂ , предлагаемых чисто реактивными элементами, используемыми последовательно и шунтирующими плечами фильтра.Следовательно, характеристический импеданс Z ₀ изменяется с частотой, как Z ₁ и Z ₂ оба изменяются с частотой.

Следовательно, в фильтре диапазон частот Z ₀ может быть действительным или мнимым. В диапазоне частот, если Z ₀ является действительным, фильтр и его оконечное сопротивление будут поглощать мощность от любого подключенного к нему генератора. Поскольку фильтр состоит из реактивных элементов, он не может поглощать мощность. Следовательно, вся мощность, выдаваемая генератором, передается на нагрузку. Таким образом, нет затухания, т.е. α = 0. Это указывает на полосу пропускания.

С другой стороны, если Z ₀ является мнимым или чисто реактивным, фильтр и его оконечная нагрузка не могут поглощать какую-либо мощность. Таким образом, на нагрузку не передается мощность. Таким образом, затухание очень велико, в идеале затухание бесконечно. Это указывает полосу остановки.

Вышеупомянутое обсуждение также полезно при определении частоты среза любого фильтра. Мы уже видели, что в полосе пропускания Z ₀ действительно резистивная, а в полосе заграждения она чисто мнимая или реактивная.

Таким образом, мы можем определить частоту среза f _c – это частота, при которой Z ₀ изменяется с реального на мнимое.

Для Т-образного сечения характеристический импеданс равен

.

Для чисто реактивного Т-образного сечения, пусть Z ₁ = jX ₁ и Z ₂ = jX ₂ . Подставляя значения Z ₁ и Z ₂ в формулу выше, мы можем написать

Таким образом, Z ₀ является чисто мнимым, если X ₁ и (X ₁ /4 + X ₂ ) имеют одинаковый знак.Это дает стоп-полосу. Мы получаем Z ₀ чисто резистивным, если X ₁ и (X ₁ /4 + X ₂ ) имеют противоположные знаки. Это дает полосу пропускания.

Рисуя эскизы реактивного сопротивления для X ₁ и X ₁ /4 + X ₂ в зависимости от частоты, мы можем легко получить частоту среза. Чтобы получить частоту среза, используйте следующее правило:

«Полоса частот, для которых кривые лежат с противоположной стороны от оси частот, является полосой пропускания, а полоса частот, для которых кривые лежат по одну сторону от оси частот, является полосой заграждения.«Точка переключения дает частоту среза.

Постоянный K Разделы:

T- или π-сечение, в котором импедансы последовательного и шунтирующего плеча Z ₁ и Z ₂ удовлетворяют соотношению → Z ₁ . Z ₂ = R ² ₀ , где R ₀ – действительная константа, называется константой K раздел .

R ₀ – действительное сопротивление, не зависящее от частоты. R ₀ называется проектным сопротивлением секции.

Для одинаковых серийных сопротивлений и сопротивлений шунтирующего плеча характеристические импедансы Т- и π-секций могут быть связаны друг с другом следующим образом:

Для постоянного участка K можно написать

Постоянные K секции, либо T, либо π, любого типа фильтра известны как секции прототипа, поскольку другие более сложные секции могут быть получены из прототипов.

13. Фильтры и аттенюаторы – Сетевой анализ и синтез – Dev Guis

ГЛАВА ЦЕЛИ

Внимательно изучив эту главу, вы сможете делать следующее:

➢ Объясните основную функцию схемы фильтра.

➢ Различайте пассивный фильтр и активный фильтр.

➢ Классифицируйте пассивные фильтры и объясните функции каждого типа фильтра.

➢ Объясните параметры фильтра.

➢ Нарисуйте и объясните основные схемы фильтров в секциях T и π .

➢Проведите анализ фильтровальных сетей как на участке T , так и на участке π .

➢Провести анализ постоянных фильтров типа K или прототипа.

➢Решать задачи на постоянных фильтрах типа K .

➢Провести сравнение параметров постоянных фильтров нижних и верхних частот типа K .

➢Укажите ограничения постоянных фильтров типа K .

➢Измените фильтры типа constant K , чтобы получить фильтры m, производные от .

➢Анализируйте все типы фильтров м, производных от .

➢Разработка составных фильтров с использованием постоянных фильтров типа K и и м на основе фильтров типа .

13.1 ВВЕДЕНИЕ

Фильтр блокирует нежелательные или шумовые сигналы и пропускает полезные или полезные сигналы. Фильтр – это в основном частотно-избирательная сеть, которая пропускает сигналы определенной полосы частот и отклоняет или ослабляет сигналы других частот. Например, фильтр нижних частот (LPF) пропускает низкочастотные сигналы и ослабляет все частоты выше выбранной частоты среза.

Сеть с фильтром высоких частот (HPF) будет пропускать только те входные сигналы, частоты которых выше выбранной частоты среза.

Полосовой фильтр (BPF) пропускает сигналы выбранной полосы частот, в то время как полосовой фильтр (BSF) блокирует частоты в своей полосе. Полоса частот, пропускаемая фильтром, называется полосой пропускания, а полоса частот, которая разделяет полосу пропускания и полосу заграждения фильтра, называется частотой среза. На рисунке 13.1 показаны различные типы фильтров, их формы входных и выходных сигналов, а также их частотная характеристика.

LPF пропускает низкочастотные сигналы и блокирует или ослабляет сигналы, которые имеют частоты выше заданной частоты среза ( f _c ).Форма входного сигнала для LPF, как показано на рисунке 13.1 (a), состоит из низкочастотного сигнала и высокочастотного нежелательного сигнала. Фильтр пропускает низкочастотный сигнал. Этот низкочастотный сигнал появится на выходе фильтра. Однако высокочастотный нежелательный сигнал (шумовой сигнал) будет остановлен или значительно уменьшен на выходе.

Рисунок 13.1 (a) Фильтр низких частот

График зависимости усиления от частоты ( f ) для фильтра и затухания от частотной характеристики показаны на рисунке.

HPF пропускает высокочастотные входные сигналы и останавливает или ослабляет низкочастотные сигналы, как показано на Рисунке 13.1 (b).

Рисунок 13.1 (b) Фильтр высоких частот

Волновые формы BPF и BSF показаны на Рисунках 13.1 (c) и (d), соответственно.

Рисунок 13.1 (c) Полосовой фильтр

Рисунок 13.1 (d) Полосовой фильтр

13.1.1 Измерение в децибелах

Изменение выходного сигнала фильтра измеряется в децибелах (дБ). Децибел составляет одну десятую бела. Поскольку бел большой, используется единица децибел. Пусть выходное напряжение блока фильтра изменяется с v ₁ на v ₂ при изменении частоты. Изменение мощности выражается как логарифм отношения мощности, которое изменяется от p ₁ до p ₂ . Изменение мощности (Δ P ) выражается следующим образом:

Если предполагается, что мощность рассеивается на сопротивлении нагрузки R _L , тогда Δ P дается следующим образом:

Принимая мощность как i ² R _L , Δ P можно выразить следующим образом:

Изменение выходной мощности, напряжения и тока можно измерить с помощью трех приведенных выше выражений соответственно.

13.2 ТИПЫ ФИЛЬТРОВ

В основном фильтры бывают двух типов: активные фильтры и пассивные фильтры.

Активные фильтры – это фильтры, содержащие активные элементы, такие как OP-AMP и транзистор, в дополнение к резистору и конденсатору. Активный фильтр не только пропускает или останавливает конкретную полосу частот, но также усиливает сигнал, который проходит через нее.

Пассивные фильтры состоят только из пассивных компонентов, таких как катушка индуктивности и конденсатор. Такие фильтры не могут усилить проходящий через них сигнал.

В этой главе мы будем описывать только пассивные фильтры.

13.3 КЛАССИФИКАЦИЯ ПАССИВНЫХ ФИЛЬТРОВ

По выполняемым функциям пассивные фильтры классифицируются следующим образом:

1. Фильтры нижних частот (LPF)

2.Фильтры верхних частот (HPF)

3.Полосовые фильтры (BPF)

4. Полосовые фильтры (BSF)

13.3.1 Фильтры нижних частот

Это фильтры, которые пропускают все частоты ниже выбранной частоты среза f _c и ослабляют / останавливают / подавляют сигналы, частота которых превышает f _c .Характеристика затухания для идеального ФНЧ показана на рисунке 13.2. Из характеристики затухания LPF ясно, что затухание равно нулю в полосе пропускания, а затухание сигнала максимально в полосе заграждения.

Следует отметить, что показанная характеристика предназначена для идеального фильтра низких частот. Для фильтра нижних частот полоса пропускания составляет от 0 до f _c , а полоса заграждения – от f _c до ∞.

Рисунок 13.2 Характеристика затухания ФНЧ

13.3.2 Фильтр высоких частот

Это фильтр, который пропускает все сигналы, частота которых выше, чем частота среза, и останавливает сигналы, частота которых меньше f _c .

Характеристики затухания HPF показаны на рисунке 13.3.

Следовательно, для фильтра высоких частот (HPF) полоса пропускания составляет от f _c до ∞, а полоса заграждения – от 0 до f _c .

Рисунок 13.3 Характеристика затухания HPF

13.3.3 Полосовые фильтры

Это фильтр, который пропускает определенную полосу частот и останавливает все остальные частоты.

Он имеет две частоты среза: нижнюю частоту среза ( f ₁ ) и более высокую частоту среза ( f ₂ ). Этот фильтр пропускает все те сигналы, частота которых лежит в диапазоне от f ₁ до f ₂ , и останавливает все другие частотные сигналы.Характеристики затухания для BPF показаны на рисунке 13.4. Следовательно, для БПФ даются следующие значения:

Полоса пропускания: f _{1 от} до f ₂

Стоп-зона: от 0 до f ₁ и f ₂ до ∞.

Рисунок 13.4 Характеристика затухания BPF

13.3.4 Полосовой или заглушающий фильтр

Это фильтр, который останавливает определенную полосу частот и пропускает все остальные частоты.Это прямо противоположно полосовому фильтру (BPF). Характеристики затухания для полосового фильтра показаны на рисунке 13.5.

Рисунок 13. 5 Характеристика затухания полосового фильтра

Следовательно, для БПФ даются:

Полоса пропускания: от 0 до f ₁ и f _{2 от} до ∞

Стопорная лента: f _{1 от} до f ₂ .

13.4 ПАРАМЕТРЫ ФИЛЬТРА

Есть четыре важных параметра, которые необходимы для анализа производительности сети фильтров. Они следующие:

1.Постоянная распространения γ

2.Постоянная затухания α

3.Постоянная фазового сдвига β

4.Характеристический импеданс Z ₀

13.4.1 Константа распространения (

γ )

Для любой двухпортовой сети с волновым сопротивлением Z ₀ , как показано на рисунке 13.6 можно записать следующее:

Рисунок 13.6 Двухпортовая сеть, ограниченная характеристическим импедансом Z ₀

, где γ известна как постоянная распространения. Константа распространения определяет характеристики распространения любой двухпортовой сети.

Кроме того,

, где α – действительная часть γ и известна как константа затухания фильтра, а β – мнимая часть γ и известна как фазовая постоянная.

13.4.2 Константа затухания

Всякий раз, когда сигнал проходит через пассивную сеть / фильтр, он ослабляется, потому что пассивные компоненты, такие как конденсаторы и катушки индуктивности, потребляют часть энергии сигнала. Константа затухания определяет затухание сигнала, когда он проходит через фильтр.

Единицы ослабления

Затухание может быть выражено в децибелах или неперах.

Neper: Определяется как натуральный логарифм отношения входного тока, напряжения или мощности к выходному току, напряжению или мощности.

Децибел: Определяется как десятикратный общий логарифм отношения входного тока / напряжения / мощности и выходного тока / напряжения / мощности.

Децибел ( D ) можно записать следующим образом:

Связь между Неперсом и децибелами

13.4.3 Постоянная фазового сдвига (

β )

Когда сигнал проходит через фильтр, он немного сдвигается по фазе. Постоянная фазового сдвига означает фазовый сдвиг в сигнале, когда он проходит через фильтр.

Единицы фазового сдвига

Единица фазового сдвига – радианы или градусы. Соотношение между радианами и градусами можно записать следующим образом:

13.4.4 Характеристическое сопротивление (Z

₀ )

Характеристический импеданс – это импеданс изображения двухпортовой сети. Для симметричных сетей импеданс изображения на порте 1-1 ‘равен импедансу изображения на порте 2-2’. Они равны характеристическому сопротивлению Z ₀ .

13,5 ФИЛЬТРУЮЩИЕ СЕТИ

Фильтр состоит из реактивных элементов, таких как катушки индуктивности и конденсаторы. Фильтр не производит затухания для полосы пропускания или полосы передачи и обеспечивает полное затухание для всех других частот, называемых полосой затухания или полосой заграждения. Фильтры используются в системах связи.

Фильтры изготавливаются из симметричных T- или π -секций. T- и π – Секции представляют собой комбинацию асимметричных сетей L , как показано на рисунках 13.7 и 13,8 соответственно.

13.5.1 Формирование симметричной

T -сети

Рисунок 13.7 Симметричная и Т-образная сеть сделана из асимметричных L-образных сетей

13.5.2 Формирование симметричной

π -сети

Рисунок 13.8 Симметричная π -Сеть из асимметричных L-сетей

13.5.3 Лестничная сеть

Лестничная сеть представляет собой каскадное или последовательное соединение множества T- и π -секций.Есть два типа лестничных сетей.

1. Т -секционная лестничная сеть.

2. π -секционная лестничная сеть.

Они показаны на рисунках 13.9 и 13.10 соответственно.

Т-образная лестничная сеть

Он образуется путем последовательного соединения множества секций T , как показано на рисунке 13.9.

Рисунок 13.9 Т-образная лестничная сеть

π-секционная лестничная сеть

Он образован путем соединения нескольких секций π -сетей в каскад, как показано на рисунке 13.10.

Рисунок 13.10 π-секционная лестничная сеть

13.6 АНАЛИЗ ФИЛЬТРУЮЩИХ СЕТЕЙ

В этом разделе мы объясним, как определяются основные параметры сетей T- и π .

13.6.1 Симметричная

T -сеть

Мы знаем, что основными параметрами сети фильтров являются ее характеристический импеданс, постоянная распространения, постоянная затухания и постоянная фазового сдвига. Они рассчитываются следующим образом.

Характеристическое сопротивление (Z ₀ )

Если двухпортовая сеть симметрична, импеданс изображения Z _i1 на порте 1-1 ‘равен импедансу изображения Z _i2 на порте 2-2′, и это полное сопротивление изображения называется характеристическое сопротивление Z ₀ .

Рисунок 13.11 Т-образная сеть

Когда сеть оканчивается резистором Z ₀ (характеристическое сопротивление), входной импеданс

Рассмотрим сеть T , показанную на рисунке 13.11.

Входное сопротивление сети T , показанной на рисунке, записывается следующим образом:

Теперь замените Z _на = Z ₀ (используя уравнение (13.7))

Выражение для характеристического импеданса сети T .

Z ₀ (характеристическое сопротивление) также может быть выражено через Z _OC (полное сопротивление холостого хода) и Z _SC (полное сопротивление короткого замыкания).

Найдем полное сопротивление разомкнутой цепи T -сети. Из рисунка 13.12 видно, что полное сопротивление холостого хода записывается следующим образом:

Рисунок 13.12 Импеданс холостого хода сети T

Из рисунка 13.13 импеданс короткого замыкания сети T рассчитывается следующим образом:

Рисунок 13.13 Импеданс короткого замыкания в сети T

Умножение уравнений (13.9) и (13.10) получаем:

Следовательно, характеристический импеданс для сети T , Z _OT задается следующим образом:

Рисунок 13.14 (a) Симметричная сеть T , подключенная к нагрузке с полным сопротивлением Z ₀

Константа распространения (γ)

Как показано на рисунке 13.14, I ₁ , I ₂ , V ₁ и V ₂ – входной ток, выходной ток, входное напряжение и выходное напряжение, соответственно.

Применяя KVL в сетке II, как показано на Рисунке 13.14 (a), мы получаем следующее:

Теперь по определению получаем следующий вид:

Подставляя это значение в уравнение (13.12), можно получить следующую форму:

Подставляя это значение в уравнение, получаем следующий вид:

Возведя обе стороны в квадрат, уравнение можно записать следующим образом:

Разделив обе стороны на 2, получим:

Это необходимое выражение для постоянной распространения симметричной сети T .

Константа затухания (α) и постоянная фазового сдвига (β)

Из уравнения (13.14) постоянная распространения – это сложная функция, представленная как γ = α + jβ . Действительная часть α является мерой изменения величины тока или напряжения в сети, а мнимая часть β является мерой разности фаз между входным и выходным токами или напряжениями.

Подставив в уравнение γ = α + jβ , мы получим следующее:

Случай I: Когда α = 0, уравнение (13.15) можно записать так:

Учитывая величину,

Случай II: Чтобы получить выражение для α , подставьте β = π в уравнение (i)

Частота среза ( f _c )

У нас

Для полосы пропускания, α = 0

Подставляя в уравнение γ = jβ , получаем следующий вид:

Теперь пределы cos θ равны ± 1

Следовательно, в полосе пропускания уравнение можно записать следующим образом:

Частоту среза можно получить, подставив следующее:

Рисунок 13.14 (б)

Графическое представление уравнений показано на следующем Рисунке 13.14 (b).

Сводка уравнений сети T

1. : волновое сопротивление

2.: постоянная распространения

3.: постоянная затухания

4.: фазовый сдвиг

5. Z ₁ + 4 Z ₂ = 0: уравнение для получения частоты среза.

13.6.2 Анализ сети

π –

Найдем характеристический импеданс для сети π , показанной на рисунке 13.15.

Рисунок 13.15 A π-сеть

На рисунке входное сопротивление сети указано следующим образом:

По определению Z _в = Z ₀ , подставляя это значение в уравнение, получаем следующее:

Умножив и разделив на Z ₁ , получим:

Теперь докажем следующее:

, где Z _OC и Z _SC – это, соответственно, импеданс разомкнутой цепи и короткого замыкания π -сети.

Полное сопротивление холостого хода ( Z _oc ) π -Сеть

Рисунок 13. 16 Определение импеданса холостого хода π-сети

Найдем полное сопротивление короткого замыкания π -сети:

Из рисунка 13.17 и его эквивалентной схемы, показанной на рисунке 13.18, получаем, что

Рисунок 13.17 Определение полного сопротивления короткого замыкания π -сети

Уравнение умножения (13.17) и (13.18) получаем:

Рисунок 13.18 Эквивалентная схема на Рисунке 13.17

Умножив и разделив на Z ₁ , запишем уравнение следующим образом:

Соотношение между характеристическими сопротивлениями сети T Z _OT и π -сети Z _Oπ дается следующим образом:

У нас

Подставляя значение из уравнения (13.19) в уравнении (13.20) получаем следующий вид:

Следовательно, произведение характеристического сопротивления сети T и сети π равно произведению последовательного и шунтирующего импедансов.

Здесь Z ₁ равно общему последовательному сопротивлению сети фильтров, а Z ₂ равно общему сопротивлению шунта сети фильтров.

13.6.3 Обзор параметров сети фильтров

Параметры фильтрующей сети приведены в таблице 13.1.

Таблица 13.1 Параметры сети T и π -сети

13.7 КЛАССИФИКАЦИЯ ФИЛЬТРОВ

До сих пор мы видели четыре типа фильтров: LPF, HPF, BPF и BSF. Когда по линии передается несколько сигналов, необходимо использовать фильтры для их разделения. Например, речевой канал с несущей частотой 50 кГц требует ширины полосы частот от 46 до 54 кГц. Полосовой фильтр (BPF) должен беспрепятственно пропускать сигнал любой частоты в этой полосе частот, то есть от 46 кГц до 54 кГц, и отклонять все другие сигналы вне этого диапазона.

Таким образом, выходной сигнал фильтра зависит от частоты. Это называется частотной характеристикой фильтра. Если диапазон частот или диапазон изменения амплитуды сигнала большой, для построения частотной характеристики используется логарифмический масштаб.

Нам также известно, что фильтры бывают двух основных типов: пассивные фильтры и активные фильтры. В обоих случаях фильтры предназначены для выбора или отклонения полосы частот. Это достигается за счет использования последовательной или параллельной комбинации R, L и C .В активных фильтрах используются операционные усилители или транзисторы R, L и C .

Фильтры могут быть классифицированы как фильтры постоянного типа K или м -полученного типа.

В зависимости от соотношения между Z ₁ и Z ₂ фильтры классифицируются следующим образом:

1.Постоянный фильтр типа K или прототипа.

2. м -Поставленные фильтры

Они описаны в этом разделе.

13,8 ПОСТОЯННАЯ

K – ФИЛЬТРЫ ИЛИ ПРОТОТИП

Постоянный фильтр типа K – это фильтр, который удовлетворяет следующему соотношению:

, где Z ₁ – импеданс последовательного плеча.

Z ₂ – полное сопротивление плеча шунта.

K – расчетное полное сопротивление, номинальное сопротивление или нулевое характеристическое сопротивление.

Постоянные фильтры типа K могут быть типа T или типа π .Эти фильтры также называются фильтрами-прототипами, потому что другие сложные типы фильтров могут быть получены из постоянных фильтров типа K . Фильтры типа Constant K могут быть низкочастотными, верхними, полосовыми или полосовыми. Они обсуждаются в следующих разделах.

13.8.1 Константа

K Фильтры нижних частот типа (ФНЧ)

В LPF последовательным элементом является индуктор, а шунтирующим элементом – конденсатор. T- и π – Сечение для постоянного ФНЧ типа K показано на рисунке 13.19.

Рисунок 13.19 Константа K Тип LPF

Выражения для различных параметров константы Тип K ФНЧ

Расчетное сопротивление (K) . В постоянном K типа LPF,

Полный последовательный импеданс, Z ₁ = jωL и

Полное сопротивление шунта,

Далее, для постоянных фильтров типа K имеем, Z ₁ Z ₂ = K ²

Подставляя значения Z ₁ и Z ₂ в уравнение, получаем следующее:

Частота среза (f _c ).У нас есть пределы полосы пропускания, как указано ниже:

Теперь у нас есть f _c = 0 и условие.

Подставляя j ² = −1, получаем

Константа затухания ( α ). Чтобы найти постоянную затухания, мы имеем следующее соотношение:

Подставив Z ₁ = jωL и в уравнение, мы получим следующее:

Заменитель ω = 2 πf

Теперь из уравнения (13. 23) имеем следующий вид:

Подставляя это значение в уравнение (13.24), мы получаем следующие формы:

и затухание в полосе пропускания α = 0.

Фазовая постоянная β . В полосе заграждения β = π и в полосе пропускания

Рабочие характеристики постоянного ФНЧ типа K показаны на рисунке 13.20.

Рисунок 13.20 Рабочие характеристики ФНЧ постоянного тока К-типа

Характеристическое сопротивление (Z ₀ ).У нас

Подставляя Z ₁ = jωL и получаем:

Далее, для ФНЧ

и

Подставляем значение Z ₁ = jωL

Используя уравнение (13.26), получаем следующую форму:

Расчетные параметры. У нас

Приравнивая два уравнения, то есть уравнение (iii) и (iv), мы получаем следующую форму:

Подставляя это значение в уравнение (iii), уравнение можно записать следующим образом:

Краткое описание ФНЧ постоянного типа К

1. Расчетное сопротивление:

2. Расчетные параметры:

3. Частота отсечки:

4. ослабление:

5.Фазовая постоянная:

6.Характеристическое сопротивление:

Числовое решение на ФНЧ постоянного типа K

Пример 13.1 Разработайте секционный фильтр нижних частот T с частотой среза 1,5 кГц для работы с расчетным импедансом 600 Ом.

Рисунок 13.21 (а)

Рисунок 13.21 (б)

Рисунок 13.21 (в)

Решение: Учитывая

Теперь для постоянного ФНЧ типа K запишем уравнение следующим образом:

Требуемый дизайн показан на рисунке 13.21a.

Пример 13.2 На рисунке 13.21 (b) показана секция пассивного фильтра. Найдите его частоту среза и характеристическое сопротивление при f = 0.

Решение: Данный фильтр представляет собой T- секционный ФНЧ постоянного типа K. Сравнивая рисунок 13.21 (b) с рисунком 13.21 (c), мы получаем

Теперь для LPF f _c можно записать следующим образом:

Пример 13.3 Спроектируйте постоянный ФНЧ типа K с частотой среза 2000 Гц и характеристическим сопротивлением нулевой частоты 200 Ом. Нарисуйте T- и π -Раздел фильтра.

Решение: Учитывая

Теперь для LPF, L и C можно рассчитать следующим образом:

Требуемый дизайн представлен на рисунке 13.22.

Рисунок 13.22

Пример 13.4 Постоянный ФНЧ типа K , состоящий из секции T , имеет индуктивность 63,6 мГн в каждом последовательном плече и 0,088 мкФ в шунтирующем плече. Найдите (1) частоту среза и (2) затухание в β при 5000 Гц.

Решение: Схема приведена на рисунке 13.23. Для сравнения также показан общий дизайн.

Рисунок 13. 23

1. Частота отсечки

2. Затухание на 5000 Гц, то есть f = 5000 Гц и у нас

Пример 13,5 Каждое плечо симметричного ФНЧ T с секцией состоит из индуктора 6 мГн, а плечо шунта – 0.Конденсатор 03 мкФ. Найдите проектный импеданс и частоту отсечки.

Решение: Данная схема показана на рисунке 13.24

Теперь для ФНЧ расчетное сопротивление

и

Рисунок 13.24

Пример 13.6 Спроектируйте T- и π -часть постоянного ФНЧ типа K с частотой среза 10 кГц и расчетным импедансом 450 Ом.Затем найдите его характеристический импеданс и фазовую постоянную на частоте 5 кГц, а также определите затухание на частоте 12 кГц.

Решение: Учитывая

Теперь для LPF, L и C можно рассчитать следующим образом:

Постоянный ФНЧ типа X для T- и π -секций показаны на рисунке 13. 25.

Рисунок 13.25

Характеристическое сопротивление при f = 5 кГц = 1500 Гц

Теперь рассчитаем фазовый сдвиг при f = 5 кГц = 5000 Гц как

Затухание α при f = 12 кГц, рассчитывается как показано ниже

Для постоянного ФНЧ типа K имеем значение α as,

13.8.2 Константа

K Фильтры верхних частот типа (HPF)

В HPF последовательным элементом является конденсатор, а элементом шунтирующего плеча является индуктор, то есть в случае HPF.

Конфигурация контура ФВЧ постоянного K типа , как типа T , так и типа π , показана на рисунке 13.26.

Рисунок 13.26 Конфигурации цепей HPF

Выражение параметров для HPF представлено следующим образом.

Расчетное сопротивление ( K )

Мы знаем, что для постоянного ФВЧ типа K можно записать следующее:

Подставляя значения Z ₁ и Z ₂ , получаем следующее:

Частота среза (f _c )

В полосе пропускания получаем следующее:

То есть

Константа затухания (α)

В полосе пропускания α = 0 и в полосе заграждения

Получаем

Теперь для HPF у нас есть следующее:

Подставляя это значение в уравнение (13. 31), получаем:

Фазовая постоянная (β)

В полосе пропускания, β = π

В полосе ограничения,

Производительность HPF

Изменение α с частотой и изменение β с частотой показаны на рисунках 13.27 и 13.28, соответственно.

Рисунок 13.27 Изменение затухания с частотой

Характеристическое сопротивление (Z ₀ )

Имеем:

Рисунок 13.28 Изменение фазового сдвига с частотой

Замена

(Из уравнения (13.32) у нас было

Расчетные параметры

Для HPF мы получили следующее:

и

Из уравнений (13.33) и (13.34) ясно, что C можно записать следующим образом:

Подставляя это значение в уравнение (13.33), получаем значение L следующим образом:

Краткое описание постоянного фильтра HPF типа K

Затухание:

Фазовая постоянная:

Волновое сопротивление:

13.

8.3 Сравнение постоянной K типа LPF и HPF

До сих пор мы обсуждали постоянный фильтр нижних и верхних частот типа K как в секции π , так и в секции T .Конструктивные параметры этих фильтров сведены в Таблицу 13.2.

Таблица 13.2 Сравнительная таблица проектных параметров ФНЧ и ФВЧ постоянного типа К

Числовые решаемые на константе K -тип HPF

Пример 13.7 Спроектируйте постоянный ФВЧ типа K с частотой отсечки 5500 Гц и расчетным импедансом 750 Ом. Нарисуйте T -секционный фильтр и π -секционный фильтр.

Решение: Учитывая

Теперь для HPF, L и C можно рассчитать следующим образом:

Таким образом, фильтры T и π показаны на рисунке 13.29.

Рисунок 13.29

Пример 13.8 ФВЧ с сечением T имеет частоту отсечки 3000 Гц и бесконечное частотное характеристическое сопротивление 500 Ом. Найдите характеристическое сопротивление при 5000 Гц.

Решение: Учитывая

Теперь для HPF мы получаем следующее:

Пример 13.9 На рисунке 13.30 показано сечение HPF. Найдите частоту среза и характеристическое сопротивление при f = ∞.

Рисунок 13.30

Решение: Данная схема представляет собой HPF типа T , и мы знаем, что общая конфигурация схемы для HPF типа T показана на рисунке 13.31.

Рисунок 13.31

Следовательно, учитывая

Волновое сопротивление при f = ∞

Пример 13.10 На рисунке 13.32 показана секция фильтра верхних частот. Найдите частоту среза и характеристическое сопротивление при f = ∞.

Рисунок 13.32

Решение: Общая конфигурация схемы фильтра верхних частот π -Секция показана на рисунке 13. 33.

Сравнивая общую конфигурацию с данным сечением π , получаем

и

Характеристический импеданс при f , равный ∞, рассчитывается как

Рисунок 13.33

Пример 13.11 Разработайте T – и π -часть постоянного фильтра верхних частот типа K с частотой среза 20 кГц и расчетным импедансом 450 Ом.Кроме того, найдите его характеристический импеданс и фазовую постоянную на частоте 25 кГц, а также определите затухание на частоте 4 кГц.

Решение: Учитывая

Теперь для HPF мы получаем следующее:

Таким образом, конструкции показаны на рис. 13.34.

Рисунок 13.34

Характеристическое сопротивление при f = 25000 Гц

Фазовая постоянная при 25 кГц, то есть при f = 25000 Гц.

У нас

Затухание при f = 4 кГц, то есть при 400 Гц

Для ФВЧ постоянного K типа имеем:

13.

8.4 Постоянная K Полосовой фильтр типа

Полосовой фильтр может быть получен путем каскадного соединения ФНЧ и ФВЧ, как показано на Рисунке 13.35.

Конфигурация контура постоянного ППФ типа К показана на рисунке 13.36.

Рисунок 13.35 Блок-схема постоянного полосового фильтра K-типа

Тройник

После каскадного соединения секций T (последовательное плечо состоит из последовательного резонансного контура, а короткое плечо состоит из параллельного резонансного контура), мы получаем полосовой фильтр, как показано на рисунке 13.37.

Рисунок 13.36 Полосовой фильтр, полученный последовательным соединением ФНЧ и ФВЧ

Рисунок 13.37 Полосовой фильтр в секции T , полученный путем последовательного подключения ФНЧ и ФВЧ

π – Участок

После соединения π -секций каскадом (последовательностью) мы получаем полосовой фильтр в π -секции, как показано на рисунке 13. 38.

Рисунок 13.38 Полосовой фильтр в π-секции, полученный путем последовательного соединения π-секции постоянного фильтра LPF K-типа и постоянного фильтра HPF K-типа

Анализ постоянного К-типа BPF

Для последовательного плеча, резонансная частота = и для параллельного плеча, резонансная частота =

В полосовом фильтре резонансная частота последовательного плеча равна резонансной частоте шунтирующего плеча.

Расчетное сопротивление (K)

и Z ₂ (полное сопротивление шунтирующего плеча)

Теперь для постоянных фильтров типа K , Z ₁ Z ₂ = K ²

Подставляя значения Z ₁ и Z ₂ в уравнение, получаем следующее:

Используя уравнение (13.35), то есть L ₁ C ₁ = L ₂ C ₂ , получаем следующее:

Используя уравнение (13. 36), то есть используя,

Частоты отсечки

В BPF есть две частоты среза: низкая частота среза ( f ₁ ) и более высокая частота среза ( f ₂ ). Выведем выражения для f ₁ и f ₂ для полосы пропускания,

Частота отсечки может быть получена по следующим уравнениям:

Умножая обе стороны на Z ₁ , получаем

Случай 1: Возьмем Z ₁ = j2K .

Следовательно,

Это одна частота среза BPF.

Случай II: Когда Z ₁ = – j 2 K

Затем

Принимая отрицательное значение, получаем:

Это вторая частота среза BPF.

Затухание (α)

Подставляя значения Z ₁ и Z ₂ из уравнений (13. 37) и (13.38)

Фазовая постоянная (β)

Резонансная частота (f _o )

Мы знаем, что частоты среза возникают, когда Z ₁ + 4 Z ₂ = 0 или, Z ₁ = −4 Z ₂

Умножая обе стороны на Z ₁ , получаем следующее:

То есть Z ₁ при f ₁ = Z ₁ при f ₂ [∴ Величина Z ₁ такая же при

f 1 2 2 и f ₁ , разница только в уравнении]

Теперь, когда ω ₀ резонансный свободный

Характеристическое сопротивление (Z ₀ )

Для полосового фильтра следующие уравнения можно записать как,

Расчетные параметры

Теперь на f ₁ , то есть выше частота среза

Следовательно, получаем

, где f ₁ – верхняя частота среза, а f ₂ – нижняя частота среза.

Далее мы должны вычислить значение К .

Подставляя значение C ₁ в уравнение, получаем следующую форму:

Далее мы знаем

Подставляя значение C ₁ в уравнения, мы получаем значение L ₁ .

а у нас

Обзор полосового фильтра:

Конфигурация цепи.

Рисунок 13.39 Полосовой фильтр в сечении T и в π-сечении

Расчетное сопротивление.

Частоты отсечки.

Резонансная частота.

Фазовая постоянная ( β ).

Характеристические сопротивления.

Расчетные параметры.

Характеристики БПФ постоянного К-типа.

Рисунок 13.40 α в зависимости от характеристики f

Рисунок 13. 41 β по сравнению с характеристикой f

Цифры на БПФ

Пример 13.12 Спроектируйте участок T и участок π постоянного BPF типа K , который имеет полосу пропускания от 1500 до 5500 Гц и характеристическое сопротивление 200 Ом.Далее найдите резонансную частоту последовательных и шунтирующих плеч.

Решение: Дано f ₁ (нижняя частота среза) = 1500 Гц; f ₂ (верхняя граничная частота) = 5500 Гц

и K = 200 Ом

Теперь для постоянного К -типа БПФ,

Требуемый дизайн показан на рисунке 13.42.

Рисунок 13.42

Теперь, резонансная частота последовательного плеча

13.8.5 Постоянный

K -тип полосовой ограничивающий / полосовой фильтр

Меняя местами последовательные и шунтирующие ветви полосового фильтра, мы можем получить полосовой фильтр, как показано на рис. 13.43 (a) и (b).

Конфигурация цепи

Рисунок 13.43 Полосовой фильтр, созданный на основе полосового фильтра (a) Т-образное сечение; (б) π-сечение

То есть последовательные элементы были соединены параллельно, а шунтирующие элементы – последовательно.

Кроме того, в этом фильтре компоненты, то есть L ₁ , C ₁ , L ₂ и C ₂ , выбраны так, чтобы их резонансные частоты были одинаковыми. Эта частота известна как резонансная частота или центральная частота или среднеквадратичная частота фильтра. Итак, у нас будет

Для полосового фильтра Z ₁ и Z ₂ можно рассчитать как:

и

Различные параметры полосового фильтра рассчитываются как,

Расчетное сопротивление (K ): знайте, что для постоянного фильтра типа K , Z ₁ Z ₂ = K ²

Подставляя значение Z ₁ и Z ₂ из уравнений (13. 40) и (13.41) получаем следующий вид:

Подставляя, L ₁ C ₁ = L ₂ C ₂ из уравнения (13.39), в приведенном выше примере получаем

Из уравнения (13.39), L ₁ C ₁ = L ₂ C ₂ или

Подставляя это значение в уравнение, получаем значение К.

Частота отсечки: Частота отсечки может быть получена из уравнения

Умножая обе стороны на Z ₁ , получаем

Случай I: Когда Z ₁ = j2K (предположим, что это на f ₁ )

Затем, используя уравнение (13.40) имеем следующий вид:

или выражение для нижней частоты среза BPF,

Случай II: Когда Z ₁ = – j2K (предположим, что это при f ₂ ), тогда может быть получено следующее уравнение

Принимая во внимание только положительное значение, получаем f ₂ следующим образом:

Выражение для более высокой частоты среза,

Затухание (α) : У нас есть

Используя уравнения (13. 40) и (13.41) получаем

Полагая из уравнения (13.39), получаем

Фазовый сдвиг (β) :

Резонансная частота ( f ₀ ):

Волновое сопротивление (Z ₀ ): У нас есть

Используя уравнения (13.40) и (13.41), мы получаем следующее

Расчетные параметры:

Положив получаем

Далее имеем или

Обзор полосового фильтра

Конфигурация цепи:

Рисунок 13.44 Полосовой фильтр в T и p -секции

Расчетное сопротивление:

Частоты среза:

Затухание (α):

Фазовый сдвиг (β):

Резонансная частота ( f ₀ ):

Волновое сопротивление (Z ₀ ):

Расчетные параметры:

Пример 13. 13 Расчет пассивной постоянной K Тип BSF с расчетным импедансом 200 Ом и частотой среза 2000 Гц и 6000 Гц.

Решение: Для K = 200 Ом; f ₁ = 2000 Гц; f ₂ = 6000 Гц

Теперь для постоянного K типа BSF имеем следующий вид:

Требуемый дизайн показан на рисунках 13.45 и 13.46.

Рисунок 13.45

Рисунок 13.46

13.8.6 Сравнение фильтров типа Constant

K

После обсуждения всех постоянных фильтров типа K , мы теперь представляем их параметры схем в консолидированной форме в таблице 13.3.

Таблица 13.3 Параметры константы Фильтры типа K

13.8.7 Ограничения для фильтров типа Constant

K

Фильтры типа constant K имеют в основном следующие два ограничения:

1.Характеристический импеданс схемы фильтра не остается постоянным в полосе пропускания и является функцией частоты, то есть изменяется с частотой.

Мы знаем, что фильтр дает идеальные характеристики только в том случае, если он ограничен сопротивлением, равным характеристическому импедансу.

Поскольку в фильтрах типа K характеристический импеданс различается на разных частотах, возникает рассогласование.

2.Его затухание не увеличивается резко за пределы частоты среза, как показано на рисунке 13.47 и рисунок 13.48 для фильтра нижних частот.

Рисунок 13.47 α в зависимости от характеристики f (реальный случай)

Рисунок 13.48 α в зависимости от характеристики f (идеальный случай)

Для преодоления этих ограничений постоянных фильтров типа K используются фильтры м, производные от .

13,9

м ФИЛЬТРЫ ИЗ ПИТАНИЯ

В фильтрах м, производных от , используется прототип или постоянный фильтр типа K .

Следующие модификации сделаны для получения фильтров м, производных от , из постоянных фильтров типа K .

1. Последовательный импеданс умножается на коэффициент м

2. Полное сопротивление шунта делится на коэффициент м

3. Дополнительный импеданс противоположного знака добавляется последовательно или параллельно

Резонансная частота шунтирующего плеча выбрана так, чтобы она была немного выше, чем у постоянного фильтра типа K .

На частоте f _∞ полное сопротивление шунтирующей ветви равно нулю, то есть затухание бесконечно. Это видно из выражения для затухания как

При f = f _∞ , Z ₂ = 0 и, следовательно, α = ∞. Это дает очень резкое отсечение или затухание.

Здесь м – константа, а 0 < м <1.

13.9.1

м – Поставка T – Участок

Как упоминалось ранее, сечение м, полученное из , T , как показано на рисунке 13.50, может быть получено из фильтра постоянного типа K , показанного на рисунке 13. 49, путем внесения следующих изменений:

Рисунок 13.49 Постоянный тип K

Рисунок 13,50 Тройник с производным m

1. Умножьте последовательное сопротивление, то есть на м .

2. Импеданс Z ₂ заменяется на, так что значение Z ₀ (характеристическое сопротивление) должно быть одинаковым для обоих случаев.

Теперь для постоянного K -типа, T -section, мы имеем следующее:

Для м -производного участка T имеем:

Теперь, приравняв характеристические сопротивления,

Разрез м, полученный из , T показан на Рисунке 13.51. Также преобразование из постоянного типа K в производный тип m показано на рисунке 13.52.

Рисунок 13.51 Окончательное Т-образное сечение

Рисунок 13. 52 Преобразование из константы K -типа в фильтр m-производного типа

13.9.2

m -Поставлено π -Раздел

Постоянный фильтр типа K и соответствующий фильтр м на основе в π -секциях показаны на рисунке 13.53.

Рисунок 13.53 Константа Фильтр типа и его m-производное в π-сечении

Следовательно,

Итак, это параллельная комбинация mZ ₁ и.

Таким образом, окончательный разрез π м, полученный из , перерисовывается, как показано на рис. 13.54.

Рисунок 13.54 Фильтр π-сечения, полученный по m

13.9.3

m -Полученный фильтр нижних частот

В фильтре нижних частот последовательным элементом является катушка индуктивности, то есть Z ₁ = jωL , а шунтирующим элементом является конденсатор, то есть

Представляя Z ₁ как L и Z ₂ в качестве схемных конфигураций, изображенных на рисунках 13. 55 и 13.56.

Конфигурации цепей

Рисунок 13.55 Фильтр нижних частот m-производного типа в Т-образном сечении

Рисунок 13.56 π-сечение для m-производного фильтра нижних частот

Анализ ФНЧ на основе м приведен ниже:

Частота бесконечного затухания (f _∞ ):

Знаем (частота среза для ФНЧ)

Приравнивая обе части уравнения (13.46), получаем

Затухание (α):

Для м ФНЧ, производные от ,

Now, для м ФНЧ, производные от ,

Подставляя значение (1- м ² ),

Константа изменения, где f _c > f > _∞

Фазовый сдвиг (β) рассчитывается как,

Теперь, подставляя значение из уравнения (13.48) в уравнении получаем

Изменение затухания ( α ) и фазового сдвига ( β ) в зависимости от частоты показано на рисунке 13. 57.

Рисунок 13.57 показывает изменение затухания и фазового сдвига фильтра m-типа

Следовательно, ФНЧ, производные от м , дает очень резкое затухание, но затухание падает за пределы f _∞ . Это недостаток фильтров m на основе .

Характеристическое сопротивление: Для профиля T можно получить следующее уравнение:

Используя уравнение (13.47), мы имеем следующую форму:

Для π -Раздел получаем следующий вид:

13.9.4 Обзор

м – Полученный фильтр нижних частот

Конфигурации цепей:

Рисунок 13.58 Фильтры нижних частот на основе m в T- и π-сечении

Выражение для м :

Частота среза:

Расчетные параметры:

Затухание ( α ):

Фазовый сдвиг ( β ):

Волновое сопротивление:

13.

9,5 м -Получен фильтр высоких частот

Конфигурации цепей:

Рисунок 13.59 Фильтры верхних частот на основе m в Т- и π-сечении

Выражение для f _∞ : При f _∞ пропускание через фильтр равно нулю, а затухание бесконечно.

Сейчас,

Теперь для постоянного ФВЧ типа K получаем следующий вид:

То есть f _∞ < f _C Выражение для m : Теперь у нас есть

Затухание (α ):

Для начала найдем из T – участок:

Следовательно,

Следовательно, затухание

Фазовый сдвиг ( β ): имеем

Используя уравнение (13.50), получаем значение β .

Изменения частоты α и β показаны на рисунке 13.60.

Рисунок 13. 60 Изменение затухания и фазового сдвига с частотой

Волновое сопротивление ( Z ₀ ): Имеем следующий вид:

Используя уравнение (13.49), получаем

Сейчас, Z ₁ Z ₂ = K ²

13.9.6 Обзор

м – Получено HPF

Конфигурации цепей:

Рисунок 13.61 Фильтры верхних частот на основе m в Т- и π-сечении

Выражение для м:

Частоты среза:

Значения компонентов:

Затухание (α):

Фазовый сдвиг (β):

Волновое сопротивление:

13.9.7 Сравнение

м – полученный LPF и HPF

После обсуждения м -Поставленные LPF и HPF, теперь мы можем представить эти фильтры с их проектными параметрами в консолидированной форме, как показано в Таблице 13. 4.

Таблица 13.4 Расчетные параметры фильтров нижних и верхних частот на основе m

13.9.8

m -Полученный полосовой фильтр

Конфигурация цепи:

Рисунок 13.62 Полосовые фильтры m-производные, полученные каскадом m -Полученные LPF и HPF в Т-образных секциях

После каскадного подключения T – участка м – фильтра нижних частот и T – участка м – фильтра верхних частот, мы получим полосовой фильтр m на основе как показано на рисунке 13.63.

Рисунок 13.63 Т-образный профиль м -Поставлен БПФ

После каскадирования T -часть м. -фильтр нижних частот с π -секция м. -фильтр нижних частот, как показано на рисунке 13.64 (a), мы получаем полосовой фильтр с сечением π , как показано на рисунке 13.64 (b).

Рисунок 13. 64 Полосовой фильтр в π-сечении, как на рисунке (b), образован каскадным T -участком и π-участком м. -Полученные фильтры нижних частот, как показано на рисунке (a ).

Различные полезные результаты для м ПФФ, полученного из , следующие:

Выражение для м:

, где f ₂ (верхняя частота среза) и f ₁ (нижняя частота среза)

– частота бесконечного затухания.

Значения компонентов:

13.9.9

m -Поставляемый ленточный стопорный фильтр

м Полосные заградительные фильтры могут быть изготовлены из полосовых фильтров м как в секции T , так и в секции π после изменения их серий и шунтирующих плеч, как показано на Рис. 13.65 и Рис. 13,66 соответственно.

Рисунок 13.65 Полосовой фильтр на основе m в секции T Получено из секции T Полосовой фильтр

Рисунок 13. 66 Полосовой фильтр на основе m в π-секции Получен из π-участка м -Полученный полосовой фильтр

Вот некоторые полезные результаты для ЧФ м, полученного из :

Значения компонентов:

13.10 КОМПОЗИТНЫЕ ФИЛЬТРЫ

Мы только что исследовали фильтры типа K, и m, производные от . Было замечено, что постоянный фильтр типа K не дает резкого отсечки / затухания.Мы также видели, что фильтр, производный от м и , имеет резкую отсечку или затухание, но его затухание уменьшается для частот выше f _∞ . Уменьшение затухания за пределами f _∞ является ограничением м фильтров, производных от , которое может быть преодолено путем каскадирования фильтра, производного от м , с фильтром постоянного типа K , имеющим нарастающее затухание за пределами отсечки -выключенный.

Характеристики затухания постоянного фильтра типа K , каскадно соединенного с фильтром м, производным от , показаны на рисунке 13. 67.

Рисунок 13.67 Характеристики затухания ( α по сравнению с f) постоянных фильтров типа K

Таким образом, составной фильтр представляет собой фильтр, состоящий из ряда м -производных и прототипных секций с двумя оконечными полусекциями. Оконечные полусекции используются для правильного согласования импеданса. Оконечные полусекции используются как на стороне источника, так и на стороне нагрузки с м = 0,6.

Составной фильтр состоит из следующих элементов:

1.Один или несколько постоянных участков типа K для создания отсечки между полосой пропускания и полосой заграждения на заданной частоте f _c

2. Одна или несколько секций м, производных от , для заданного бесконечного затухания на частоте f _∞ около f _c

3. Две оконечных полусекции м с м = 0,6 для обеспечения согласования с источником и нагрузкой.

Блок-схема составного фильтра показана на рисунке 13.68.

Рисунок 13.68 Составной фильтр, показанный в форме блок-схемы

13.10.1 Композитный фильтр нижних частот

На рисунке 13.69 показана секция составного фильтра нижних частот T , которая состоит из двух оконечных половин как на источнике, так и на нагрузке, одной постоянной секции типа K и одной производной секции м . На рисунке 13.70 показана аналогичная композиция составного фильтра нижних частот в сечении π .

Рисунок 13.69 Композитный ФНЧ в Т-образном сечении

Рисунок 13.70 Композитный ФНЧ в π-сечении

Методика проектирования композитного ФНЧ

Шаг 1: Расчетная постоянная K Профиль типа .

Для этого найдите и

и спроектируйте T – или π – сечение, используя следующие конфигурации, как показано на рисунке 13. 71.

Рисунок 13.71 Постоянное К-сечение композитного фильтра в Т- и π-сечении

Шаг 2: Проектирование м – производных секций.

Для этого сначала найдите, а затем найдите значения компонентов и, следовательно, спроектируйте T- или π -сечение, как показано на рисунке 13.72.

Рисунок 13.72 Производные m-секции композитного фильтра нижних частот в Т- и π-участках

Шаг 3: Спроектировать оконечную половину секции с использованием м = 0.6, как показано на рисунке 13.73.

Рисунок 13.73 Оконечная полусекция композитного ФНЧ в Т- и π-секциях

Шаг 4: Соберите все части разработанного составного фильтра.

13.10.2 Композитный фильтр верхних частот

В рамках той же линии проектирования композитного LPF, композитный фильтр верхних частот может быть разработан в секциях T и π , как показано на рисунках 13.74 и 13.75 соответственно.

Рисунок 13.74 Композитный фильтр верхних частот в π-секции

Рисунок 13.75 Композитный фильтр верхних частот в π-секции

13.11 ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ РЕШЕННЫЕ ЦИФРЫ НА ФИЛЬТРАХ

13.11.1 Проблемы на

м – Установлены фильтры нижних частот

Пример 13.14 ФНЧ на основе м имеет частоту среза 2000 Гц. Если м = 0.3, найдите частоту бесконечного затухания.

Решение: Учитывая

Теперь для ФНЧ м, производных от , мы получаем следующее уравнение:

Подставляющие значения,

Пример 13.15 ФНЧ на основе м имеет f _c = 1500 Гц и f _∞ = 2000 Гц. Найдите параметр.

Решение: Учитывая

Теперь для ФНЧ м, производных от , мы имеем следующее уравнение:

Пример 13.16 Спроектируйте участок T, и участок π , м, производный от LPF с расчетным импедансом 500 Ом, частотой среза 2200 Гц и частотой бесконечного затухания 2500 Гц.

Решение: Учитывая

Теперь для ФНЧ м, производных от , мы можем записать уравнение следующим образом:

Теперь для LPF мы можем рассчитать L и C следующим образом:

Теперь, конструкция T -type m -производные LPF и значения компонентов следующие:

Требуемый профиль T показан на Рисунке 13.76

Рисунок 13.76

Конструкция ФНЧ на основе π м и приведенные ниже значения компонентов:

Требуемый π -сечение показано на рисунке 13.77.

Рисунок 13.77

Пример 13.17 Спроектируйте ФНЧ м на основе с секцией T , имеющей частоту среза 7,2 кГц и бесконечное затухание на уровне 7.5 кГц и расчетное сопротивление 500 Ом.

Решение: Учитывая

Теперь для LPF мы вычисляем значение L и C следующим образом:

и

Теперь давайте найдем значения компонентов T – участок м – производный LPF, как показано ниже:

Требуемая конструкция фильтра нижних частот м на основе в секции T показана на рисунке 13.78.

Рисунок 13.78

13.11.2 Проблемы на

м -Получены фильтры верхних частот

Примеры 13,18 ФВЧ на основе м имеет f _c = 1400 Гц и f _∞ = 1300 Гц. Найдите значение м.

Решение: Учитывая

Теперь, для м -производных HPF, м можно рассчитать следующим образом:

Пример 13.19 ФВЧ на основе м имеет f _c = 1700 Гц и м = 0,6. Найдите частоту бесконечного затухания.

Решение: Учитывая

Теперь для HPF f _∞ можно рассчитать следующим образом:

Пример 13.20 Конструкция м ФВЧ на основе , имеющий расчетное сопротивление 300 Вт, частоту отсечки 2000 Гц и частоту бесконечного затухания 1700 Гц.

Решение: Учитывая

Теперь для HPF м, производных от , можно получить следующее:

Тройник:

Значения компонентов для профиля T следующие:

Таким образом, требуемый дизайн показан на рис. 13.79. π -Раздел:

Рисунок 13.79

Во-первых, давайте найдем значения компонентов следующим образом:

Требуемый дизайн показан на рисунке 13.80.

Рисунок 13.80

13.11.3 Проблемы на композитных фильтрах

Пример 13.21 Разработайте композитный ФНЧ для работы на 150 Ом с частотой среза 1,5 кГц и очень высоким затуханием на 2 кГц.

Решение: Учитывая

Шаг 1 : Спроектируем константу K Фильтр типа

Теперь для постоянного ФНЧ типа K значения компонентов следующие:

Следовательно, конструкции такие, как показано на Рисунке 13.81:

Рисунок 13.81

Шаг 2: Давайте спроектируем m на основе LPF и для m на основе LPF.

Т-образный профиль: Значения компонентов следующие.

Разработанная схема показана на рисунке 13.82. π-Раздел:

Рисунок 13.82

Значения компонентов сечения π , как на рисунке 13.83, следующие:

Рисунок 13.83

Шаг 3: Спроектируем концевые полусекции.

Оконечная полусекция для T-типа , как показано на рисунке 13.84: Для оконечной полусекции, м = 0,6

Рисунок 13.84

Полусекция оконечной нагрузки для π-типа , как показано на рисунке 13.85: Теперь,

Рисунок 13.85

Шаг 4: Теперь соберите составной фильтр нижних частот в секции T , как показано на рисунке 13.86 и в сечении π , как показано на рисунке 13.87.

Рисунок 13.86

Рисунок 13.87

Пример 13.22 Спроектируйте и начертите T -сечение композитного ФНЧ со следующими характеристиками:

1. Требуемые частоты среза: 2 кГц; 2. Расчетное сопротивление: 500 Ом

Предположим подходящее значение м для м – производное полное сечение и половинное сечение.

Решение: Учитывая

Шаг 1: Рассчитаем постоянную K ФНЧ типа .

Для постоянного ФНЧ типа K значение L и C можно рассчитать следующим образом:

Следовательно, требуемый T – участок постоянного K – тип ФНЧ показан на рисунке 13.88

Рисунок 13.88

Шаг 2: Конструкция м ФНЧ на основе ( T -секция)

Для полного сечения м, производного от , если значение м ’ нам не предоставлено, то оно принимается равным 0.4.

Следовательно, пусть m ’ = 0,4

Сейчас,

Следовательно, требуемый участок T из м фильтра ФНЧ на основе показан на рисунке 13.89.

Рисунок 13.89

Шаг 3: Спроектируйте оконечную половину секции T – сечение м. Производный от LPF с м = 0,6, как показано на рисунке 13.90. Значения компонентов следующие:

Рисунок 13.90

Шаг 4: Соберите разработанный составной фильтр, как показано на Рисунке 13.91.

Рисунок 13.91

Пример 13.23 Разработайте композитный фильтр высоких частот для работы с сопротивлением 500 Ом с частотой отсечки 1500 Гц и высоким затуханием 1400 Гц.

Решение: Учитывая

Теперь для FPF м, полученного из , можно рассчитать следующее:

Следовательно, очевидно, что для полного участка, производного от м , мы будем использовать м = 0.359, а для оконечной половины фильтра м, полученного из , мы будем использовать м = 0,6

Шаг 1: Расчетная постоянная K Тип HPF.

Для HPF, L и C можно рассчитать следующим образом:

Таким образом, требуемая конструкция constant K -типа HPF в сечении T и в сечении π показаны, соответственно, на рисунках 13.92 и 13.93.

Рисунок 13.92

Шаг 2: Проектирование м На основе HPF.

Для этого мы будем использовать м = 0,359.

Т-образный профиль: Значения компонентов следующие.

Конструкция показана на Рисунке 13.94.

π-Section: Значения компонентов следующие.

Рисунок 13.93

Рисунок 13.94

Рисунок 13.95

Конструкция показана на Рисунке 13.95.

Шаг 3: Расчет концевой полусекции м = 0,6.

Для Т-образного сечения: Значения компонентов можно рассчитать следующим образом.

Конструкция показана на Рисунке 13.96.

Рисунок 13.96

Для π-сечения: Расчет значений компонентов осуществляется следующим образом.

Конструкция показана на Рисунке 13.97.

Рисунок 13.97

Конструкция композитного ФВЧ

Теперь мы можем сделать составной фильтр верхних частот с двумя оконечными половинными секциями, секцией постоянной K и производной секцией м как в секции T , так и в секции π с расчетным значения, как показано на рисунках 13.98 и 13.99 соответственно.

Рисунок 13.98 Сеть композитных фильтров верхних частот в Т-образном сечении

Рисунок 13.99 Составная сетка фильтров верхних частот в π-секции

13.12 АТТЕНЮАТОРЫ

Аттенюаторы

используются для снижения уровня сигнала, необходимого в различных приложениях в области электроники. Например, аттенюаторы могут использоваться в качестве регуляторов громкости на радиостанции или для получения небольшого напряжения, необходимого при испытаниях в лаборатории и т. Д.

13.12.1 Введение

Аттенюатор – это сеть, обычно двухпортовая резистивная сеть, которая снижает уровень сигнала до желаемого значения.Он вставляется между источником и нагрузкой для уменьшения тока, напряжения и мощности.

Аттенюаторы могут быть симметричными или асимметричными. В этом разделе мы обсудим только симметричные аттенюаторы сопротивления. Аттенюатор сопротивления – это сеть, состоящая из резисторов, предназначенная для уменьшения напряжения, тока или мощности на известную величину. Блок-схема аттенюатора показана на рисунке 13.100.

Рисунок 13.100

Единицы ослабления, создаваемые аттенюатором

Затухание, создаваемое аттенюатором, может быть выражено в децибелах (дБ) или в неперах (Н)

Соотношение между децибелами и неперами можно представить следующим образом:

В основном существует четыре типа аттенюаторов.Они следующие:

1. T Аттенюатор типа ;

2. π – Аттенюатор типа

3. решетчатый аттенюатор;

4. мостовой T Аттенюатор типа

Эти четыре типа аттенюаторов описаны в следующих разделах.

13.12.2

T Аттенюатор

Симметричный аттенюатор типа T показан на рисунке 13.101.

Здесь R ₀ – расчетный импеданс.

Найдем некоторые параметры аттенюатора типа T .

Рисунок 13.101 Т-образный аттенюатор

Затухание в Неперсе (Н)

По определению

Теперь, применив KVL к сетке II, мы получим:

Характеристическое сопротивление (R ₀ )

(входное сопротивление сети типа Т с рисунка)

По определению

Расчетные параметры

Из уравнения (13.53) имеем:

Теперь, чтобы найти значение R ₂ , рассмотрим уравнение (13.52),

Теперь, подставив значение R ₁ из уравнения (13.53) в уравнение, мы получим следующее:

Краткое описание аттенюатора Т-типа

1.

2.

3. Расчетные параметры следующие:

Пример 13.24 Найдите характеристическое сопротивление для сети T , показанной на рисунке 13.102.

Рисунок 13.102

Решение: Учитывая аттенюатор T , давайте сравним его с общей схемой аттенюатора типа T , как показано на рисунке 13.103.

Рисунок 13.103

Получаем

Теперь для аттенюатора типа T мы имеем следующее.

По определению

Пример 13.25 Спроектируйте привод T-типа с заданным затуханием 20 дБ и для работы в линии с сопротивлением 200 Ом.

Решение: Дано D = 20 дБ; R ₀ = 200 Ом

Теперь у нас

Далее для аттенюатора типа Т получаем следующие формы:

и

Таким образом, требуемый аттенюатор показан на рисунке 13.104

Рисунок 13.104

13.12.3

π – Тип аттенюатора

Конфигурация цепи

Теперь мы должны знать, что для аттенюатора, показанного на рисунке 13.105, можно записать следующее:

Рисунок 13.105

Чтобы найти значения R ₁ и R ₂ , сначала разделим пополам сеть π , как показано на рисунке 13.106.

Рисунок 13.106

Сейчас,

Полное сопротивление холостого хода полусекции

Теперь у нас есть общие уравнения (13.55) и (13.56)

Подставляя значение R ₂ из уравнения (13.58) в уравнение (13.59), мы получаем следующее:

Из уравнения (13.58) имеем следующее:

Сводка

Следовательно, расчетные уравнения для аттенюаторов типа π следующие:

Пример 13.26 Разработайте аттенюатор типа π , чтобы обеспечить ослабление 3 Н и работать при полном сопротивлении линии 375 Ом.

Решение: Учитывая

Теперь для аттенюатора типа π получаем

Подставляя значения N и R ₀ , получаем

Подставляя N = 3 и R ₀ = 375 Ом, вычисляются следующие значения.

Таким образом, требуемый аттенюатор типа π показан на рисунке 13.107.

Рисунок 13.107

13.12.4 Решетчатый аттенюатор

Конфигурация схемы аттенюатора с симметричной решеткой показана на рисунке 13.108.

Рисунок 13.108

Теперь сеть, показанную на рисунке 13.108, также можно нарисовать, как показано на рисунке 13.109.

Рисунок 13.109

Рисунок 13.110

Мы можем рассчитать полное сопротивление холостого хода R _OC по рисунку 13.110.

Рисунок 13.111

Для определения полного сопротивления короткого замыкания см. Рисунок 13.111

Далее, из рисунка 13.109,

Теперь у нас

Подставляя значения R _OC и R _SC из уравнений (13.62) и (13.63) в уравнении, получаем следующее:

Теперь из уравнения (13.64) мы получаем следующее:

Применяя компоненты и дивиденд, получаем

Теперь из уравнения (13.65), R ₂ можно рассчитать следующим образом:

Здесь, подставляя значения R ₁ , получаем следующее уравнение:

Сводка

Следовательно, для решетчатого аттенюатора расчетные уравнения выглядят следующим образом:

Пример 13.27 Спроектируйте симметричную решетку для ослабления, обеспечивающую ослабление на 20 дБ и работающую в линии с полным сопротивлением 200 Ом.

Решение: Учитывая

Теперь для затухания в решетке мы получаем следующее уравнение:

Подставляя значение N и R ₀ в уравнение, мы получаем следующее уравнение:

Таким образом, требуемый решетчатый аттенюатор показан на рисунке 13.112.

Рисунок 13.112

13.12.5 Мостовой

T Аттенюатор типа

Конфигурация схемы: Конфигурация схемы мостового аттенюатора типа T показана на рисунке 13.113.

Рисунок 13.113 Мостовой T -сеть

Разделенная пополам половина мостовой сети T показана на рисунке 13.114.

Рисунок 13.114 Поперечное половинное сечение мостовой T -сети

Теперь, из рисунка 13.114,

Схема для поиска R _SC показана на рисунке 13.115.

Теперь из уравнения (13.67) и схемы, показанной на рисунке 13.115, мы можем написать

Рисунок 13.115

Рисунок 13.116

Далее, из уравнения (13.66), получаем следующее уравнение:

Следовательно, получаем следующую систему уравнений:

Следовательно, для мостового аттенюатора типа T уравнение записывается следующим образом:

Пример 13.28 Разработайте мостовой аттенюатор типа T для ослабления 10 дБ и сопротивления нагрузки 200 Ом.

Решение: Учитывая

Теперь, мостовой аттенюатор типа T , мы можем записать как

Таким образом, требуемый мостовой аттенюатор типа T показан на рисунке 13.117.

Рисунок 13.117

13.13 БОЛЬШЕ РЕШЕННЫХ ПРОБЛЕМ НА ФИЛЬТРАХ И АТТЕНЮАТОРАХ

Пример 13.28 Для двух конденсаторов по 1 мкФ и катушки L 10 мГн вычислите следующее:

1. Частота отсечки и характеристическое сопротивление на бесконечной частоте для HPF.

2. Частота отсечки и характеристический импеданс при нулевой частоте для ФНЧ.

Изобразите построенные участки фильтров с помощью этих элементов.

Решение: Данный HPF показан на рисунке 13.118.

Рисунок 13.118

Z _OT при бесконечной частоте = R ₀

Учитывая

LPF из указанных конденсаторов и катушки индуктивности можно нарисовать, как показано на рисунке 13.119.

Рисунок 13.119

Пример 13.29 Для сети, показанной на рисунке 13.120, найдите характеристический импеданс

Рисунок 13.120

Решение: Найти Z ₀ :

Теперь мы знаем следующее:

Пример 13.30 Симметричный профиль T имеет следующие данные:

Определите параметры раздела T и представьте двухпортовую сеть.

Решение: Нам нужно найти Z ₁ и Z ₂ показанной сети Рисунок 13.121

Рисунок 13.121

Из выражения Z _SC и Z _OC , как указано выше, получаем

Подставляя данные значения, мы можем вычислить значение Z ₂ . как

Из уравнения (13.67), получаем следующий вид:

Подставляя значения Z _0C и Z ₂ в уравнение, мы получаем следующую систему уравнений:

Следовательно, требуемые параметры T -секции следующие:

Пример 13.31 Спроектируйте сеть с симметричным затуханием типа T , которая обеспечивает затухание 40 дБ при нагрузке 400 Ом.

Решение: Заданное затухание составляет 40 дБ

Сопротивление рычага серии

можно определить следующим образом:

Сопротивление плеча шунта можно записать следующим образом:

Рисунок 13.122

Спроектированная сеть показана на Рисунке 13.122.

Пример 13.32 Спроектируйте постоянную секцию BPF типа K , имеющую частоту отсечки 2 кГц и 5 кГц и номинальное сопротивление 600 Ом. Нарисуйте конфигурацию фильтра.

Решение: Теперь для константы K типа BPF, мы получаем значение L ₁ , L ₂ , C ₁ и C _{2 2 2 2 следующим образом:}

Таким образом, необходимая конфигурация показана на Рисунке 13.123.

Рисунок 13.123

Пример 13.33 Спроектируйте симметричный мостовой аттенюатор типа T с затуханием 40 дБ и импедансом 600 Ом.

Решение: Учитывая

Следовательно,

Имеем следующую форму;

Следовательно,

Таким образом, требуемый симметричный мостовой аттенюатор Т-типа показан на рисунке 13.124.

Рисунок 13.124

Пример 13.34 Разработайте м -секционный фильтр T (верхних частот) с частотой среза f _c = 20 кГц, f _∞ = 16 кГц и a Расчетное сопротивление R ₀ = 600 Ом.

Решение: Мы знаем, что для фильтра м, производного от , можно получить следующее уравнение:

Для HPF, L и C можно рассчитать следующим образом:

Компоненты секции T ( м, производная от HPF) представлены следующим образом:

Таким образом, требуемый фильтр показан на рисунке 13.125.

Рисунок 13.125

Пример 13.35 Спроектируйте симметричный участок T с параметрами Z _OC = 1000 Ом и Z _SC = 600 Ом.

Решение: Учитывая

Теперь для симметричного сечения T мы имеем следующее:

Таким образом, требуемый симметричный профиль T показан на рисунке 13.126.

Рисунок 13.126

Пример 13.36 Спроектируйте ФНЧ м на основе ( T – и π -Секция) с расчетным импедансом 500 Ом, частотой отсечки 1500 Гц и бесконечной частотой затухания 2000 Гц.

Решение: Учитывая

Мы знаем, что для ФНЧ м можно рассчитать следующим образом:

Теперь компоненты секции T ( м, производная от LPF) могут быть представлены следующим образом:

Значения элементов π -сечения ( м -производный ФНЧ) можно записать следующим образом:

Таким образом, конфигурации в сечении T и в сечении π показаны на рисунке 13.127.

Рисунок 13.127

Пример 13.37 Спроектируйте симметричный мостовой аттенюатор типа T для обеспечения ослабления 60 дБ и работы в линии с характеристическим сопротивлением 600 Ом.

Решение: Учитывая

Таким образом, требуемый аттенюатор показан на рисунке 13.128.

Пример 13.38 В симметричной сети T , если соотношение входной и выходной мощности равно 6.76. Рассчитайте затухание в непер и дБ. Кроме того, спроектируйте этот аттенюатор, работающий между сопротивлением источника и нагрузки 100 Ом.

Рисунок 13.128

Решение: Учитывая

Сопротивление плеча серии

определяется следующим образом:

Сопротивление шунтирующего плеча рассчитывается следующим образом:

Таким образом, необходимая симметричная сеть типа T показана на рисунке 13.129.

Рисунок 13.129

ВОПРОСЫ НА ОБЗОР

Тип короткого ответа

1.Спроектировать ФНЧ м на основе ( T – и π -сечение) с расчетным сопротивлением R ₀ = 500 Ом и частотой среза ( f _c ) 1500 Гц и бесконечной частотой затухания 2000 Гц.

[ Отв. Как показано на Рисунке 13.130]

Рисунок 13.130

2. Разработайте симметричный мостовой аттенюатор типа T для обеспечения ослабления 60 дБ и работы в линии с характеристическим сопротивлением 600 Ом.

[ Отв. Как показано на Рисунке 13.131]

Рисунок 13.131

3.Спроектировать симметричный мостовой аттенюатор типа T с затуханием 40 дБ и импедансом 600 Ом

[ Отв. Как показано на Рисунке 13.132]

Рисунок 13.132

4.Спроектировать м -секцию T (HPF) с частотой среза f _c = 20 кГц, f _∞ = 16 кГц и расчетным импедансом 600 Ом

[ Отв. Как показано на Рисунке 13.133]

Рисунок 13.133

5.Спроектируйте симметричный участок T с параметрами Z _OC = 1000 Ом и Z _SC = 600 Ом

[ Отв. Как показано на Рисунке 13.134]

Рисунок 13.134

6. Разработайте симметричный аттенюатор типа T , который обеспечивает ослабление 40 дБ при нагрузке 400 Ом.

[ Отв. Как показано на Рисунке 13.135]

Рисунок 13.135

7. Разработайте постоянную секцию BPF типа K , имеющую частоты среза 2 кГц и 5 кГц и номинальное сопротивление 600 Ом. Нарисуйте конфигурацию фильтра.

[ Отв. Как показано на Рисунке 13.136]

Рисунок 13.136

8.Данная сеть для HPF

Рисунок 13.137

Найдите частоту среза и характеристическое сопротивление на бесконечной частоте для HPF.

[ Отв. 1,12 кГц, 141,4 Ом]

9.Дано π -Секция LPF

Рисунок 13.138

Вычислите частоту среза и характеристический импеданс при нулевой частоте для LPF.

[ Отв. 4,5 кГц, 707 Ом]

10. Разработайте постоянный участок K BPF T , имеющий частоты среза 2 кГц и 5 кГц и номинальное сопротивление 600 Ом. Нарисуйте конфигурацию фильтра.

[ Отв. Как показано на Рисунке 13.139]

Рисунок 13.139

11.Спроектировать прототип фильтра нижних частот с учетом частоты среза f _c

12. Государственные преимущества фильтров м на основе .

13. Что такое аттенюатор? Классифицируйте и сформулируйте его приложения.

14. Вывести соотношение между непер и децибелами

15. Получите выражение для характеристического импеданса симметричной мостовой схемы типа T

16. Каковы недостатки фильтров-прототипов? Как они преодолеваются в композитных фильтрах?

17. Обсудите характеристики фильтра.

18. Различите аттенюатор и усилитель.Перечислите практическое применение аттенюаторов.

19. С помощью кривых АЧХ дайте классификацию фильтров.

20. Вывести расчетное сопротивление симметричного аттенюатора типа T .

21. Объясните, как реактивное сопротивление и импеданс HPF зависят от частоты.

22. Что такое аттенюатор? Дайте определение терминам децибел и непер. Выведите связь между ними.

23. Напишите короткие заметки о следующем

1.ФНЧ и его конструкция

2. T – и π -секционные аттенюаторы.

24. Каковы требования к идеальному фильтру? Различают ФНЧ и ФВЧ.

25. Какова постоянная распространения симметричного сечения T и симметричного сечения π ? В чем его значение?

26. Как выбрать резонансную частоту ФНЧ м и ФВЧ м ?

27. Что такое полосно-устраняющий фильтр?

НЕСКОЛЬКО ВОПРОСОВ НА ВЫБОР

1.Выходная мощность 26 дБ в ваттах равна

(а) 2,4 Вт

(б) 0,26 Вт

(в) 0,156 Вт

(г) 0,4 Вт

2. характеристическое сопротивление ФНЧ в полосе затухания составляет

(а) Чисто воображаемый

(б) Ноль

(c) Комплексная частота

(d) Реальная стоимость

3. Действительная часть постоянной распространения показывает:

(a) Изменение напряжения и тока на базовом блоке

(б) Изменение фазового сдвига / положения напряжения

(c) Понижение напряжения, текущее значение амплитуды сигнала.

(d) Уменьшение только амплитуды напряжения.

4. Назначение аттенюатора – до

(а) Увеличьте мощность сигнала

(б) Уменьшение отражений

(c) Уменьшить значение силы сигнала

(d) Обеспечьте согласование импеданса

5 В линии передачи, оканчивающейся характеристическим сопротивлением, Z ₀

(a) Нет отражения падающей волны

(b) Максимальное отражение из-за оконечной нагрузки.

(c) На линии большое количество максимальных и минимальных значений.

(d) Падающий ток равен нулю для любого приложенного сигнала.

6. Аттенюатор –

(а) Резистивная сеть

(б) R-L сеть

(c) R-C сеть

(d) L-C сеть.

7. Если затухание « α » в неперсе, то

(a) Затухание в дБ =

(b) Затухание в дБ = 8,686α

(c) Затухание в дБ = 0.1α

(г) Затухание дБ = 0,01α

8.Для постоянного K Тип верхних частот π -Секторный фильтр, характеристический импеданс Z ₀ для f < f _c is

(а) Сопротивление

(б) Индуктивная

(в) Емкостный

(г) Индуктивная или емкостная

9. Идеальный фильтр должен иметь

(а) Нулевое затухание в полосе пропускания

(b) Нулевое затухание в полосе затухания

(c) Бесконечное затухание в полосе пропускания

(d) Бесконечное затухание в полосе затухания

10.Для фильтра высоких частот м, производного от , частота среза равна 4 кГц, а фильтр имеет бесконечное затухание на 3,6 кГц, значение м равно

(а) 0,436

(б) 4.36

(в) 0,34

(г) 0,6

11. Если Z _OC = 120 Ом и Z _SC = 30 Ом, характеристическое сопротивление составляет

(а) 30 Ом

(б) 60 Ом

(в) 120 Ом

(г) 150 Ом

12. Если Z _OC = 100 Ом и Z _SC = 64 Ом, характеристическое сопротивление составляет

(а) 400 Ом

(б) 60 Ом

(в) 80 Ом

(г) 170 Ом

13.Частота бесконечного затухания ( f _∞ ) секции нижних частот м, производной от , составляет

(a) Равно f _c

(б) f _∞ = ∞

(c) Почти, но больше f _c

(d) Близко, но меньше f _c фильтра

14.Постоянный K Тип BPF имеет полосу пропускания от 1000 Гц до 4000 Гц. Резонансная частота шунта и последовательного плеча –

(а) 2500 Гц

(б) 500 Гц

(в) 2000 Гц

(г) 3000 Гц

15.Постоянный фильтр нижних частот типа K T имеет Z ₀ = 600 Ом на нулевой частоте. При f = f _c характеристическое сопротивление составляет

(а) 600 Ом

(б) 0 Ом

(в) ∞ Ом

(d) более 600 Ом

16. В м – оконечная полусекция, м равно

(а) 0.1

б 0,3

(в) 0,6

(г) 0,9

17.В симметричном аттенюаторе типа T с ослаблением N и характеристическим сопротивлением R ₀ сопротивление каждого последовательного плеча равно

(а) ^R 0

(б) (N – 1) R ⁰

(в)

(г)

18. Для линии передачи полное сопротивление холостого хода и короткого замыкания составляет 20 Ом и 5 Ом. Характеристическое сопротивление линии

(а) 10 Ом

(б) 20 Ом

(в) 25 Ом

(г) 100 Ом

19.Для прототипа ФНЧ фазовая постоянная β в полосе затухания равна

(а) α

(б) 0

(в) ∞

(г)

20. В фильтре HPF m, производном от , резонансная частота должна быть выбрана так, чтобы она составляла

(а) Выше частоты среза

(б) Ниже частоты среза

(c) Равно частоте среза

(d) Бесконечно высокий

21. В симметричном аттенюаторе с сечением π с ослаблением Н и характеристическим сопротивлением R ₀ сопротивление каждого плеча шунта равно

(а) R ₀

(б) ( N -1) R ₀

(в)

(г)

22.Мостовая сеть типа T может использоваться как

(а) Аттенюатор

(б) ФНЧ

(в) HPF

г БПФ

23. Один непер равен

(а) 0,8686 дБ

(b) 8,686 дБ

(в) 0,115 дБ

(г) 86,86 дБ

24.Открывающие полусекции, используемые в составных фильтрах, имеют следующие значения: м

(а) 0,3

(б) 0,8

(в) 0,1

(г) 0,6

25.Линия передачи работает как

(а) Аттенюатор

(б) ФНЧ

(в) HPF

(d) Ни одно из (a), (b) и (c).

ОТВЕТОВ

1.d

2.a

3.c

4.c

5.a

6.a

7.b

8.d

9.a

10.a

Потому что для м -производный HPF

11.b

Потому что

12.c

13.c

14.c

15.b

16.c

17.c

18.a

19.a

20.b

21.d

22.a

23.c

24.d

25.b

Сверточная нейронная сеть

: карта характеристик и визуализация фильтров | Рену Ханделвал

Узнайте, как сверточные нейронные сети понимают изображения.

В этой статье мы визуализируем промежуточные представления функций на разных уровнях CNN, чтобы понять, что происходит внутри CNN для классификации изображений.

Предварительные требования:

Основы сверточной нейронной сети,

Построение мощной классификации изображений Сверточная нейронная сеть с использованием Keras

Создание мощной CNN классификации изображений с использованием Keras

Краткий обзор CNN

Глубокое обучение с учителем и машинное обучение данные и результаты в качестве входных данных во время обучения для создания правил или шаблонов данных . Понимание шаблонов данных или правил, созданных моделью, помогает нам понять, как результаты были получены из входных данных.

Обучение: Сверточная нейронная сеть принимает на вход двумерное изображение и класс изображения, например, кошка или собака. В результате обучения мы получаем обученные веса, которые представляют собой шаблоны данных или правила, извлеченные из изображений.

Вывод или прогноз: Изображение будет единственным входом, передаваемым в обученную модель, а обученная модель будет выводить класс изображения. Класс изображения будет основан на изученных шаблонах данных во время обучения.

Архитектура CNN

Примените фильтры или детекторов признаков к входному изображению , чтобы сгенерировать карты признаков или карты активации с помощью функции активации Relu. Детекторы или фильтры признаков помогают идентифицировать различные признаки, присутствующие в изображении, такие как края, вертикальные линии, горизонтальные линии, изгибы и т. Д.

Затем к картам признаков применяется объединение для инвариантности к трансляции . Пул основан на концепции, согласно которой, когда мы изменяем вход на небольшую величину, объединенные выходы не изменяются .Мы можем использовать минимальный пул, средний пул или максимальный пул. Максимальный пул обеспечивает лучшую производительность по сравнению с минимальным или средним пулом.

Сгладить все входные данные и передать эти сглаженные входные данные в глубокую нейронную сеть, которая выводит класс объекта

Класс изображения может быть двоичным, как кошка или собака, или это может быть мультиклассовая классификация например, идентификационные цифры или классификация различных предметов одежды.

Нейронные сети похожи на черный ящик, а изученные функции в нейронной сети не поддаются интерпретации.Вы передаете входное изображение, и модель возвращает результаты.

Что делать, если вы получаете неверный прогноз и хотите выяснить, почему такое решение было принято CNN?

Если бы вы только могли визуализировать промежуточное представление, применяемое к различным сверточным уровням в CNN, чтобы понять, как обучается модель. Понимание работы модели поможет узнать причину неверного прогноза, что приведет к более точной настройке модели и объяснит решения.

Используемый здесь пример представляет собой глубокую модель CNN для классификации кошек и собак.Прежде чем вы погрузитесь в визуализацию как фильтров, так и функциональных карт, сгенерированных CNN, вам нужно будет понять некоторые критические моменты, касающиеся сверточных слоев и применяемых к ним фильтров.

Ключевые моменты о слоях свертки и фильтрах

• Глубина фильтра в CNN должна соответствовать глубине входного изображения . Количество цветовых каналов в фильтре должно оставаться таким же, как у входного изображения.
• Различные фильтры Conv2D создаются для каждого из трех каналов для цветного изображения.
• Фильтры для каждого слоя инициализируются случайным образом на основе нормального или гауссовского распределения.
• Начальные уровни сверточной сети извлекают высокоуровневые функции из изображения, поэтому используйте меньше фильтров. По мере того, как мы создаем более глубокие слои, мы увеличиваем количество фильтров в два или три раза по размеру фильтра предыдущего слоя.
• Фильтры более глубоких слоев изучают больше функций, но требуют очень больших вычислительных ресурсов .

Построение сверточной нейронной сети

Мы создаем CNN для классификации собак и кошек, а затем визуализируем карты характеристик или карты активации и фильтры, применяемые для их создания на входном изображении

Импорт необходимых библиотек

  import tensorflow as tf 
 из tensorflow.keras.models import Sequential 
 из tensorflow.keras.layers импортирует Dense, Conv2D, Flatten, Dropout, MaxPooling2D 
 из tensorflow.keras.preprocessing.image import ImageDataGenerator, img_to_array, load_img   import os 
 import numpy as np 
 import matplotlib.pyplot as plt  

Создание данных для обработки изображений

Набор данных можно загрузить отсюда

zip и создадим файл. папки, как показано ниже, и разделите данные на набор данных для обучения с изображениями 10000 кошек и 10000 собак и набор данных проверки, содержащий 2500 изображений кошек и 2500 собак

Установите ключевые параметры

  batch_size = 64 
 эпох = 50 
 IMG_HEIGHT = 150 
 IMG_WIDTH = 150  

Изменение масштаба и применение различных дополнений к обучающему образу

  train_image_generator = ImageDataGenerator (rescale = 1./ 255, диапазон_ вращения = 45, диапазон_смещения_ширины = 0,15, диапазон_смещения_высоты = 0,15, горизонтальное_флип = True, диапазон_изображения = 0,3)  

Изменение масштаба данных проверки

  validation_image_generator = ImageDataGenerator (масштабирование  
) 
 96/255  Создание пакетов нормализованных данных для набора данных обучения и проверки.  
 
 Ваши данные хранятся в каталогах, поэтому используйте метод  flow_from_directory () .flow_from_directory () берет данные из указанного пути и генерирует пакеты расширенных нормализованных данных. 
 
  train_data_gen = train_image_generator.flow_from_directory (batch_size = batch_size, directory = TRAIN_PATH, shuffle = True, target_size = (IMG_HEIGHT, IMG_WIDTH), class_mode = 'binary') 9_gene_image_image_image_generator.flow_from_directory (batch_size = batch_size, directory = VAL_PATH, target_size = (IMG_HEIGHT, IMG_WIDTH), class_mode = 'binary')  
  Создание модели глубокой сверточной нейронной сети 
  Последовательный ([
 Conv2D (16, 3, padding = 'same', activate = 'relu', 
 input_shape = (IMG_HEIGHT, IMG_WIDTH, 3)), 
 MaxPooling2D (), 
 Dropout (0.2), 
 Conv2D (32, 3, padding = 'same', activate = 'relu'), 
 MaxPooling2D (), 
 Conv2D (64, 3, padding = 'same', activate = 'relu'), 
 MaxPooling2D (), 
 Dropout (0.2), 
 Flatten (), 
 Dense (512, activate = 'relu'), 
 Dense (1) 
])   # Скомпилируйте модель  
  model.compile (optimizer = ' adam ', loss = tf.keras.losses.BinaryCrossentropy (from_logits = True), metrics = [' precision '])   # распечатать архитектуру модели  
  model.Summary ()   
  Обучение модели 
 Мы обучаем модель для 50 эпох
   history = model.fit_generator (
 train_data_gen, 
 valid steps_per_epoch = 1000, 
 epochation_data = 
 epochation_data = 
 epochation_data = 
 epochation_data 
 validation_steps = 1000 
)   
 Визуализация признаков 
 Визуализация признаков преобразует внутренние признаки, присутствующие в изображении, в визуально воспринимаемые или узнаваемые шаблоны изображения.Визуализация функций поможет нам четко понять изученные функции.
 Сначала вы визуализируете различные фильтры или детекторы признаков, которые применяются к входному изображению, а на следующем шаге визуализируете карты признаков или карты активации, которые сгенерированы.
 Визуализация фильтров или детекторов признаков в CNN 
 CNN использует изученные фильтры для свертки карт признаков из предыдущего слоя. Фильтры - это двумерные веса, и эти веса имеют пространственные отношения друг с другом.
  Шаги, которые вы выполните для визуализации фильтров. 
 Обход всех слоев модели с использованием   слоев модели  
 Если слой является сверточным, извлеките значения весов и смещения, используя   get_weights ()   для этого слоя.
 Нормализовать веса фильтров между 0 и 1
 Постройте фильтры для каждого сверточного слоя и всех каналов.Для цветного изображения у вас будет три канала для RGB. Для изображения в градациях серого количество каналов будет 1
  # Итерировать по всем слоям модели  
  для слоя в модели. Layers: 
, если 'conv' в layer.name: 
 weights, bias = layer.get_weights () 
 print (layer.name, filters.shape)  
  # нормализовать значения фильтра между 0 и 1 для визуализации  
  f_min, f_max = weights.min (), weights.max () 
 Filters = (веса - f_min) / (f_max - f_min) 
 печать (filter.shape [3]) 
 filter_cnt = 1  
 
  # построение всех фильтров  
  для i в диапазоне (filters.shape [3]):  
  # получить фильтры  
  filter = filters [:, :,:, i]  
  # построение каждого канала цветного изображения RGB каналов  
  для j в диапазоне (filters.shape [0]): 
 ax = plt.subplot (filters.shape [3], Filters.shape [0], filter_cnt) 
 ax.set_xticks ([]) 
 ax.set_yticks ([]) 
 plt.imshow (filter [:,:, j]) 
 filter_cnt + = 1 
 plt.show ()  
 
Фильтры, примененные к модели CNN для кошек и собак.
 Визуализация карт признаков или карт активации, сгенерированных в CNN 
 Карты признаков генерируются путем применения фильтров или детекторов признаков к входному изображению или выходным данным карты признаков предыдущих слоев. Визуализация карты функций предоставит понимание внутренних представлений для конкретных входных данных для каждого из сверточных слоев в модели.
  Шаги, которые вы выполните для визуализации карт функций.
 Определите новую модель,   visualization_model  , которая будет принимать изображение в качестве входных данных. Результатом модели будут карты характеристик, которые являются промежуточным представлением для всех слоев после первого слоя. Это основано на модели, которую мы использовали для обучения.
 Загрузите входное изображение, для которого мы хотим просмотреть карту функций, чтобы понять, какие функции были заметны для классификации изображения.
 Преобразуйте изображение в массив NumPy
 Нормализуйте массив, изменив его масштаб
 Пропустите входное изображение через модель визуализации, чтобы получить все 
 промежуточное представление для входного изображения.
 Создайте график для всех сверточных слоев и слоев максимального пула, но не для полностью связанного слоя. Для построения карт объектов получите имя слоя для каждого слоя в модели.
  img_path = '\\ dogs-vs-cats \\ test1 \\ 137.jpg' #dog  
  # Определите новую модель, Input = image 
 # Output = промежуточные представления для всех слоев в 
 # предыдущая модель после первой.  
  successive_outputs = [слой.вывод для слоя в model.layers [1:]]   #visualization_model = Model (img_input, successive_outputs)  
  visualization_model = tf.keras.models.Model (inputs = model.input, output = successive_outputs)   #Load входное изображение  
  img = load_img (img_path, target_size = (150, 150))   # Преобразовать изображение ht в массив размеров (150,150,3)   
 x = img_to_array (img) 
 x = x.reshape ((1,) + x.shape)   # Изменить масштаб на 1/255  
  x / = 255.0  # Давайте пропустим входное изображение через нашу сеть визуализации 
 #, чтобы получить все промежуточные представления для изображения. 
  successive_feature_maps = visualization_model.predict (x)  # Retrieve - это имена слоев, поэтому их можно использовать как часть нашего графика. 
  layer_names = [layer.name for layer in model.layers] 
 for layer_name, feature_map in zip (layer_names, successive_feature_maps): 
 print (feature_map.shape) 
 if len (feature_map.shape) == 4:  
  # Постройте карты функций для слоев conv / maxpool, а не полностью связанных слоев  
 
  n_features = feature_map.shape [-1]   # количество объектов в карте объектов  
  size = feature_map.shape [1]   # форма карты объектов (1, size, size, n_features)  
 
  # Мы выложим наши изображений в этой матрице  
  display_grid = np.zeros ((size, size * n_features))  
 
 # Постобработка объекта, чтобы он был визуально приемлемым 
  для i in range (n_features): 
 x = feature_map [0,: ,:, i] 
 x - = x.mean () 
 x / = x.std () 
 x * = 64 
 x + = 128 
 x = np.clip (x, 0, 255) .astype ('uint8') 
  # Разложить каждый фильтр в горизонтальную сетку 
  display_grid [:, i * size: (i + 1) * size] = x  
  # Показать сетку  
  scale = 20. / n_features 
 plt.figure (figsize = (scale * n_features, scale)) 
 plt.title (layer_name ) 
 plt.grid (False) 
 plt.imshow (display_grid, aspect = 'auto', cmap = 'viridis')  
Карта характеристик для изображения собаки Карта характеристик для изображения кошки
 Мы видим, что для изображения собаки, морда и язык - очень заметные черты, а на изображении кошки уши и хвост на картах характеристик выделяются.
 Код доступен здесь
 Заключение: 
 Визуализация внутренней истории того, как CNN учится определять различные особенности, присутствующие на изображениях, дает более глубокое понимание того, как работает модель. Это также поможет понять, почему модель может не правильно классифицировать некоторые изображения и, следовательно, настраивать модель для большей точности.
 Ссылки: 
 Как сверточные нейронные сети видят мир - Обзор методов визуализации сверточных нейронных сетей
 Визуализация и понимание сверточных сетей
 Визуализация функций - блог Google AI
 https: // cs.nyu.edu/~fergus/papers/zeilerECCV2014.pdf
 Характеристики драйвера фильтра
 - Драйверы для Windows 
 Статья
.
  07.12.2020 
 2 минуты на чтение
 Эта страница полезна?
 Оцените свой опыт 
 да Нет
 Любой дополнительный отзыв?
 Отзыв будет отправлен в Microsoft: при нажатии кнопки «Отправить» ваш отзыв будет использован для улучшения продуктов и услуг Microsoft.Политика конфиденциальности.
 Представлять на рассмотрение
 В этой статье 
 Драйверы фильтров имеют следующие характеристики:
 Экземпляр драйвера фильтра называется модулем фильтра  . Модули фильтров прикрепляются к нижележащему адаптеру минипорта. Несколько модулей фильтров из одного и того же драйвера фильтра или разных драйверов фильтров могут быть объединены в один адаптер.
 Драйверы вышележащего протокола не требуются для обеспечения альтернативной функциональности, когда модули фильтров установлены между такими драйверами и нижележащими драйверами минипорта (иначе сказано, что модули фильтров прозрачны для вышележащих драйверов протокола).
 Поскольку драйверы фильтров не реализуют виртуальные минипорты, как промежуточный драйвер, драйверы фильтров не связаны с объектом устройства. Адаптер минипорта с вышележащими фильтрующими модулями функционирует как модифицированная версия адаптера минипорта.Дополнительные сведения о стеке драйверов см. В разделе «Стек драйверов NDIS 6.0».
 NDIS использует информацию о конфигурации для подключения модулей фильтров к адаптеру в правильном порядке стека драйверов. Дополнительные сведения о порядке стека драйверов для модулей фильтрации см. В разделе Параметры файла INF для драйверов фильтров.
 NDIS может динамически вставлять или удалять модули фильтров в стеке драйверов или реконфигурировать модули фильтров, не разрушая весь стек.Дополнительные сведения см. В разделе «Изменение стека работающих драйверов».
 Драйверы протокола могут получить список модулей фильтров в стеке драйверов, когда NDIS перезапускает стек драйверов.
 Для получения дополнительной информации о списке модулей фильтров см.  NDIS_PROTOCOL_RESTART_PARAMETERS .
 Драйверы фильтров могут фильтровать большую часть обмена данными с нижележащим адаптером минипорта. Модули фильтров не связаны с какой-либо конкретной привязкой между вышележащими драйверами протокола и адаптером минипорта.Дополнительные сведения о типах служб фильтрации, которые может предоставить драйвер фильтра, см. В разделе Службы драйвера фильтра.
 Драйверы фильтров могут выбирать службы, которые фильтруются, и могут быть пропущены для служб, которые не фильтруются. Выбор обойденных сервисов и отфильтрованных сервисов можно перенастроить динамически. Для получения дополнительной информации см. Режим обхода данных.
 NDIS гарантирует доступность пространства контекста (см. Структуру NET_BUFFER_LIST_CONTEXT) для драйверов фильтров.Следовательно, драйверы фильтров не обязаны включать код для копирования буферов для получения пространства контекста. Дополнительные сведения об управлении буферами см. В разделе Управление буфером драйвера фильтра.
 Характеристики импеданса симметричных сетей, Постоянный K, Низкий проход, Высокий проход, Полоса пропускания 
  Характеристики импеданса симметричных сетей, Постоянный K, Низкий проход, Высокий проход, Полосовой проход   
 Постоянный k-фильтр 
 Постоянные k-фильтры, а также фильтры k-типа, представляют собой тип электронного фильтра, разработанного с использованием метода изображения.Это оригинальные и простейшие фильтры, получаемые с помощью этой методологии, которые состоят из лестничной сети из идентичных секций пассивных компонентов. Исторически сложилось так, что они являются первыми фильтрами, которые могут приблизиться к идеальной частотной характеристике фильтра в пределах любого предписанного предела с добавлением достаточного количества секций. Однако они редко рассматриваются в современном дизайне, поскольку принципы, лежащие в основе них, были заменены другими методологиями, которые более точны в их предсказании отклика фильтра.
 Терминология 
 Некоторые из терминов импеданса и разделов, используемых в этой статье, изображены на диаграмме ниже. Теория изображений определяет количества в терминах бесконечного каскада двухпортовых секций, а в случае обсуждаемых фильтров - бесконечной лестничной сети L-секций. Здесь «L» не следует путать с индуктивностью L - в топологии электронного фильтра «L» относится к определенной форме фильтра, которая напоминает перевернутую букву «L».
 
 Секции гипотетического бесконечного фильтра состоят из последовательных элементов с полным сопротивлением 2Z и шунтирующих элементов с полным сопротивлением 2Y. Множитель два введен для математического удобства, поскольку обычно работают в терминах полусекций, где он исчезает. Импеданс изображения порта ввода и вывода секции обычно не будет одинаковым. Однако для участка средней серии (то есть участка от середины последовательного элемента до середины следующего последовательного элемента) будет одинаковое импеданс изображения на обоих портах из-за симметрии.Этот импеданс изображения обозначается ZiT из-за топологии "T" секции среднего ряда. Точно так же импеданс изображения средней секции шунта обозначается ZiΠ из-за топологии «». Половина такой «Т» или «Π» секции называется полусекцией, которая также является L-образным сечением, но с половиной значений элементов полного L-сечения. Импеданс изображения полусекции на входных и выходных портах неодинаков: на стороне, представляющей последовательный элемент, он равен ZiT средней серии, но на стороне, представляющей шунтирующий элемент, он равен среднему шунту. ZiΠ.Таким образом, есть два варианта использования полусекции.
 
 Полусекция фильтра нижних частот постоянного k. Здесь индуктивность L равна Ck2
 
 Полусекция полосового фильтра с постоянным k. L1 = C2k2 и L2 = C1k2
 
 Зависимость сопротивления изображения ZiT прототипа фильтра нижних частот с постоянным k от частоты ω. Импеданс является чисто резистивным (реальным) ниже ωc и чисто реактивным (мнимым) выше ωc.
 Строительным блоком фильтров с постоянным k является цепь «L» с полусекцией, состоящая из последовательного импеданса Z и шунтирующей проводимости Y. «k» в «константе k» - это значение, заданное следующим образом:
 
 Таким образом, k будет иметь единицы импеданса, то есть Ом. Совершенно очевидно, что для того, чтобы k было постоянным, Y должен быть двойным импедансом Z. Физическую интерпретацию k можно дать, заметив, что k является предельным значением Zi как размера секции (в терминах значения его компонентов, таких как индуктивности, емкости и т. д.) стремится к нулю, сохраняя k на исходном значении. Таким образом, k - характеристический импеданс Z0 линии передачи, который будет образован этими бесконечно малыми участками. Это также импеданс изображения секции при резонансе, в случае полосовых фильтров, или при ω = 0 в случае фильтров нижних частот. [7] Например, изображенная полусекция нижних частот имеет
 
. Элементы L и C можно сделать сколь угодно малыми, сохраняя при этом то же значение k. Однако Z и Y оба приближаются к нулю, и из формул (ниже) для импеданса изображения
 
 При условии, что фильтр не содержит никаких резистивных элементов, импеданс изображения в полосе пропускания фильтра является чисто реальным и в полосе запрета это чисто мнимое.Например, для изображенной полусекции нижних частот.
 
 Передаточная функция прототипа фильтра нижних частот с постоянным k для одной полусекции, показывающая затухание в неперах и изменение фазы в радианах.
 См. Также: Импеданс изображения # Передаточная функция
 Параметры передачи для полусечения общей постоянной k задаются как
 
 Для низкого -pass L-образный участок, ниже частоты среза, параметры передачи задаются как
 
 То есть передача без потерь в полосе пропускания с изменением только фазы сигнала.Выше частоты среза параметры передачи следующие:
 
 Преобразования прототипа
 Представленные графики импеданса изображения, затухания и изменения фазы соответствуют секции прототипа фильтра нижних частот. Прототип имеет частоту отсечки ωc = 1 рад / с и номинальное сопротивление k = 1 Ом. Это создается полусекцией фильтра с индуктивностью L = 1 Генри и емкостью C = 1 фарад. Этот прототип можно масштабировать по импедансу и по частоте до желаемых значений.Прототип нижних частот также может быть преобразован в высокочастотные, полосовые или полосно-пропускающие типы путем применения подходящих частотных преобразований.
 Каскадные секции
 
 Отклик усиления, H (ω) для цепочки из n полусекций фильтра нижних частот с постоянным k.
 Несколько полусекций L-образной формы можно соединить каскадом, чтобы сформировать составной фильтр. Подобное сопротивление всегда должно совпадать с подобным в этих комбинациях.Таким образом, есть две схемы, которые могут быть образованы двумя идентичными L-образными полусферами. Там, где порт сопротивления изображения ZiT обращен к другому ZiT, это сечение называется-сечением. Там, где ZiΠ смотрит на ZiΠ, образованное таким образом сечение является Т-образным сечением. Дальнейшие добавления полусекций к любой из этих секций образуют лестничную сеть, которая может начинаться и заканчиваться последовательными или шунтирующими элементами.
 Следует иметь в виду, что характеристики фильтра, предсказанные методом изображения, являются точными только в том случае, если секция заканчивается его импедансом изображения.Обычно это не относится к секциям на обоих концах, которые обычно оканчиваются фиксированным сопротивлением. Чем дальше участок от конца фильтра, тем более точным будет прогноз, поскольку влияние оконечных сопротивлений маскируется промежуточными участками.
 Основные сведения о фильтрах - полосы пропускания и остановки .
 Фильтры всех типов требуются в различных приложениях, от аудио до радиочастот, и во всем спектре частот.Таким образом, фильтры RF образуют важный элемент в различных сценариях, позволяя пропускать необходимые частоты через схему, отклоняя при этом те, которые не нужны.
 Идеальный фильтр, будь то фильтр нижних, верхних или полосовых частот, не будет иметь потерь в полосе пропускания, то есть на частотах ниже частоты среза. Тогда выше этой частоты в так называемой полосе заграждения фильтр будет отклонять все сигналы.
 На самом деле невозможно добиться идеального пропускного фильтра, и всегда есть некоторые потери в полосе пропускания, и невозможно добиться бесконечного подавления в полосе заграждения.Также существует переход между полосой пропускания и полосой заграждения, где кривая отклика спадает, при этом уровень подавления повышается по мере того, как частота перемещается от полосы пропускания к полосе заграждения.
 Основные типы ВЧ-фильтров 
 Можно определить четыре типа фильтров. Каждый из типов отклоняет или принимает сигналы по-разному, и, используя правильный тип радиочастотного фильтра, можно принимать требуемые сигналы и отклонять те, которые не нужны.Четыре основных типа ВЧ-фильтров:
 • Фильтр нижних частот
 • Фильтр верхних частот
 • Полосовой фильтр
 • Полосовой фильтр
 Как видно из названий этих типов RF-фильтров, фильтр нижних частот пропускает только частоты ниже того, что называется частотой среза. Его также можно рассматривать как фильтр с высоким уровнем подавления, поскольку он подавляет высокие частоты.Точно так же фильтр высоких частот пропускает только сигналы выше частоты среза и отклоняет те, которые ниже частоты среза. Полосовой фильтр пропускает частоты в заданной полосе пропускания. Наконец, фильтр отклонения полосы отклоняет сигналы в определенной полосе. Это может быть особенно полезно для отклонения конкретного нежелательного сигнала или набора сигналов, попадающих в заданную полосу пропускания.
 
 
 Частоты фильтра 
 Фильтр пропускает сигналы в так называемой полосе пропускания.Это полоса частот ниже частоты среза фильтра. Частота среза фильтра определяется как точка, в которой выходной уровень фильтра падает до 50% (-3 дБ) от уровня в полосе, предполагая постоянный входной уровень. Частоту среза иногда называют половинной мощностью или частотой -3 дБ. Полоса заграждения фильтра - это, по сути, полоса частот, которая отклоняется фильтром. Он принимается за точку отсчета, когда фильтр достигает необходимого уровня подавления.
 Классификация фильтров 
 Фильтры могут быть разработаны для удовлетворения различных требований. Несмотря на то, что используются одни и те же базовые конфигурации схемы, значения схемы различаются, если схема разработана в соответствии с разными критериями. В пульсации полосы самый быстрый переход к окончательному спаду, максимальное отклонение вне полосы - вот некоторые из критериев, которые приводят к различным значениям схемы. Этим различным фильтрам даны имена, каждый из которых оптимизирован для отдельного элемента производительности.Ниже приведены три распространенных типа фильтров:
 • Баттерворт: этот тип фильтра обеспечивает максимальную равномерность полосы.
 • Бессель: этот фильтр обеспечивает оптимальную внутриполосную фазовую характеристику и, следовательно, также обеспечивает наилучшую ступенчатую характеристику.
 • Чебычев: этот фильтр обеспечивает быстрое спадание после достижения частоты среза. Однако это происходит за счет колебаний в полосе частот.Чем больше допустима пульсация в полосе, тем быстрее будет спад.
 • Эллиптическая: имеет значительные уровни внутриполосной и внеполосной пульсации, и, как и ожидалось, чем выше допустимая степень пульсации, тем круче она достигает своего предельного спада.
 ВЧ фильтры широко используются в ВЧ конструкциях и во всех видах ВЧ и аналоговых схем в целом. Поскольку они допускают использование только определенных частот или диапазонов частот, они являются важным инструментом для инженера-проектировщика радиочастот.
 барьеров — ArcGIS Pro | Документация 
 Барьеры используются в трассировках, операциях экспорта подсетей и операциях обновления подсетей, чтобы отмечать местоположения для остановки трассировки, экспорта или обновления, соответственно.
 В коммунальном хозяйстве есть два типа барьеров. network:
 Функциональные барьеры - создаются на карте с помощью панели Trace Locations или инструмента Добавить Trace Locations.
 Динамические барьеры. Сетевые функции, которые соответствуют критериям, определенным барьерами и фильтрами для проходимости.
 Функциональные барьеры создаются путем указания сети. функции, которые служат препятствиями при настройке трассировки.Динамические барьеры позволяют использовать информацию о ваших сетевых функциях для создания барьеров. Например, вы можете использовать сетевой атрибут, такой как статус, чтобы остановить трассировку на открытых коммутаторах.
 Все подсети на уровне можно настроить для включения барьерных функций при выполнении трассировки, обновлении или экспорте подсети. Если эта опция включена, результаты трассировки будет включать в себя барьерные функции; экспортируемая информация будет включать препятствия; а во время операции обновления подсети будут обновлены барьерные функции.Это настраивается как часть раздела конфигурации трассировки подсети в определении подсети для уровня. В инструменте Trace это можно указать вручную в параметре Include Barrier Features.
 Параметр конфигурации «Включить барьерные функции» не применяется к функциям с терминалами.
 Функциональные барьеры 
 Функциональные барьеры необязательны во время событий трассировки. Чтобы включить их, вы используете инструмент, чтобы установить объекты в вашей сети в качестве барьеров для трассировки.
 Любая сетевая функция может использоваться в качестве барьера.При работе с пространственными объектами на карте создается совпадающая точка, обозначающая положение барьера для трассы. Записи из непространственных таблиц объектов ребер и соединений могут быть выбраны и добавлены на панель «Местоположение трассировки» для использования в качестве барьеров:
 Для точек устройства с терминалами могут указать конкретный терминал для установки в качестве барьера.
 Для линий барьер можно разместить в любом месте линейного объекта.
 Для многоугольников точка помещается в центр тяжести, чтобы обозначить барьер.
 Для соединительных объектов элементы с клеммами могут указывать конкретную клемму для установки в качестве барьера.
 Для краевых объектов на запись помещается барьер, указывающий местоположение барьера.
 Параметр "Типы результатов" "Агрегированная геометрия" может использоваться для возврата частичных результатов элемента при выполнении операций трассировки. Когда барьер размещается вдоль кромки, результаты трассировки останавливаются на барьере и возвращают частичную геометрию элемента для элемента кромки.
 Барьеры создаются и удаляются с помощью вкладки Барьеры на панели «Местоположение трассировки». С помощью этой панели вы можете создавать один или несколько барьеров за раз. При создании барьера в исходной базе геоданных проекта создается класс пространственных объектов UN_Temp_Barriers. К этому классу добавляются последовательные препятствия. Чтобы удалить все препятствия, нажмите кнопку «Очистить все» на панели «Местоположение трассировки».
 Функциональные барьеры можно рассматривать как барьеры фильтров в трассировках на основе подсети, где они ограничивают переход от начальных точек трассировки к контроллерам подсети.Это позволяет вам сначала обнаружить контроллеры подсети для подсети из начальной точки, а затем применить барьеры при втором обходе сетевых функций. Это полезно для трассировок на основе подсети, где функциональные барьеры добавляются к сетевым функциям между начальными точками и контроллерами подсети. Чтобы включить это поведение, используйте параметр «Фильтр-барьер» на вкладке «Барьеры» панели «Местоположение трассировки» или в инструменте «Добавить местоположения трассировки».
 Для использования опции Filter Barrier с функциональными барьерами требуется ArcGIS Enterprise 10.8.1 или новее.
 Узнайте больше о том, как установить начальные точки и барьеры с помощью панели «Местоположение трассировки».
 Барьеры также можно установить с помощью инструмента «Добавить местоположения трассировки». Этот инструмент позволяет выводить выбранные пространственные сетевые объекты или места трассировки в класс пространственных объектов для использования в сценарии или модели. Это может быть полезно при загрузке выходных данных трассировки в качестве входных данных для последующей операции трассировки через модель.
 Динамические барьеры 
 Помимо функциональных барьеров, инженерные сети могут динамически устанавливать барьеры на основе функций в зависимости от сети. атрибуты, категории сети и условия функций.Динамические барьеры всегда используются во время операции обновления или экспорта подсети. Во время операции трассировки можно изменять динамические барьеры.
 Есть два типа динамических барьеров: барьеры проходимости и фильтры. Они используются в следующих операциях:
 Обновление подсети - подсеть обновляется, начиная с контроллер подсети. Во время обновления подсеть след тоже происходит. Любой барьер проходимости имеет след встречи предотвратят продолжение следа.Следовательно, только элементы, расположенные перед барьером проходимости, будут обновлено.
 Экспорт подсети - информация о подсети экспортируется в Файл JSON. Часть этой информации включает в себя подключение (что такое связано с чем). Как и в случае обновления подсети, трассировка подсети выполняется одновременно с операцией экспорта, начиная с контроллера подсети. Любая функция барьера проходимости, обнаруженная трассировкой, будет предотвратить продолжение следа, и только информация об особенностях до этого момента будут экспортированы.
 Trace - во время трассировки с помощью инструмента Trace оба типа барьеров считаются. Когда оба барьера проходимости и фильтры присутствуют во время трассировки, сначала учитываются барьеры проходимости, а затем фильтрующие барьеры.
 Дополнительные конфигурации позволяют выбрать, включены ли барьерные функции в определенные операции: результаты трассировки и расчеты, обновленные информацией о подсети или экспортированные с информацией о подсети.Например, во время экспорта файл JSON может необязательно включать информацию о барьере столкнулся.
 Барьеры проходимости 
 Барьеры проходимости определяют протяженность подсетей.
 Барьеры проходимости могут быть установлены для всех подсетей на уровне администратором с помощью инструмента «Установить определение подсети». На этом уровне барьеры проходимости представляют собой стандартные условия для определение границ подсети на уровне.Подсеть обновления, Инструменты экспорта подсети и трассировки используют установленные барьеры проходимости. Однако только инструмент Trace позволяет изменить эти типы барьеров. Барьеры проходимости могут быть применяется к стыкам, кромкам или обоим.
 При выборе уровня с предустановленными барьерами проходимости в инструмент Trace, параметр Traversability обновляется этим Информация. Настройки этого параметра можно изменить как нужный. На этом уровне барьеры проходимости моделируют альтернативу. представление подсети.
 Есть два типа проходимости барьеры: условные барьеры и функциональные барьеры.
 Барьеры состояния 
 Барьер состояния - это выражение, основанное на сети атрибуты или категории; например, останавливаться на всех закрытых устройствах в водопроводной сети. Когда функция соответствует условию, установленному в выражение, операция трассировки, обновления подсети или экспорта подсети не перейти к следующей функции.
 Можно использовать более одного условного барьера. реализовано с помощью параметра «Объединить с помощью» (И или ИЛИ).Выражения, основанные на сетевых атрибутах, можно сравнивать с другими сетевыми атрибутами; например, значение атрибута «Текущее давление» для остановки трассировки не соответствует значению «Нормальное давление».
 Подробнее об использовании нескольких условных выражений
 Функциональные барьеры 
 Функциональные барьеры определяют границы подсетей на основе того, было ли выполнено условие функции. Функция барьеры могут использоваться для таких вещей, как различение подсеть в трубопроводной сети на основе порогового значения давления (например, 50).В этом сценарии каждая функция, рассматриваемая во время операция трассировки, обновления или экспорта с атрибутом давления присутствует, будет способствовать значению общего давления рассчитывается для подсети (например, 5 + 10 + 20 + 5 + 10). Как только это значение достигнет 50, все объекты за этой точкой не будут отслеживаются, обновляются или экспортируются.
 Сети часто имеют пути, которые разветвляются на несколько путей. Иногда вы можете рассматривать все разветвленные пути вместе (глобальные), а в других случаях как отдельные другой (местный).Рассмотрим пример, в котором вы хотите отследить заданное расстояние вдоль трубопроводная сеть. В этом сценарии, если начальная точка находится на развилке с тремя пути, и трассировка настроена так, чтобы проследить 3 мили вниз по трубам, используя глобальных значений, трасса будет проходить на 1 милю вниз по каждой из трех раздвоенные пути. Включив опцию Use Local Values, трассировка будет пройдите 3 мили вниз по каждому из трех разветвленных путей.
 Одновременно можно использовать более одного типа барьера. Объединение барьеры позволяют вам контролировать группу разнообразных, точных типов барьеры.Предположим, вы хотите запустить трассировку и остановить ее в любом месте. открывать устройство, но вы не хотите, чтобы след прошел более 500 метров за исходной точкой. Для этого вы должны использовать условие барьера для управления типом открытого устройства, которое останавливает трассировки, и вы использовали бы функциональный барьер для расчета длины линии, по которой вы путешествуете, и установите ограничение в 500.
 Поддержка функциональных барьеров ситуаций и, следовательно, вернуть часть значения функции, рассчитанной для линия, у которой есть барьер, расположенный в середине пролета.Например, в трубопроводной сети вы хотите, чтобы трасса остановитесь, когда он достигнет 500 метров. 500-й метр не может быть в конце трубы; это может быть середина пролета трубы. В этом В этом случае трасса останавливается в середине пролета, но вся труба считается барьер. Итак, функции, возвращенные в результатах вашей трассировки в сумме составит менее 500 метров. Параметры на трассировке и Инструменты Set Subnetwork Definition позволяют вам контролировать, барьер включен в результаты.В предыдущем примере если была включена барьерная труба, общая длина активов в результатах трассировки превысит 500 метров. В таких сценариях, как этот, параметр «Типы результатов» в инструменте «Трассировка», агрегированная геометрия может быть полезен для возврата частичных элементов для получения более точных результатов. Чтобы узнать больше, см. Настроить трассировку.
 При выполнении трассировки с использованием функционального барьера с выбранной опцией «Использовать локальные значения» разрешена только одна начальная точка.
 Фильтры 
 Фильтры определяются с помощью инструмента «Трассировка» и позволяют установить динамические барьеры для операции трассировки.Фильтры используют сетевой атрибут, сетевая категория или их комбинация для определить, какие особенности рассматривать как препятствия; Например, останавливаться при закрытых защитных устройствах. Когда след достигает объекта удовлетворяя условию фильтра, он останавливается на этом и не путешествовать дальше.
 Если присутствуют элементы барьера проходимости, они будут считаться перед фильтрами.
 Вы можете контролировать типы функций, которые могут быть препятствиями с помощью Применить параметр «Фильтр к» в инструменте «Трассировка».Этот применимо в ситуациях, в которых вы хотите учитывать атрибут значения только для определенных типов функций; например, только учитывать давление для труб или остановить трассировку, когда порог давления достигается. Ближайшие категории и ближайшие активы Параметры групп / типов могут быть дополнительно уточнены конкретные типы активов, которые могут выступать в качестве барьеров или рассматриваться при расчете функций; например, рассмотрите только давление для труб выше 10 фунтов на квадратный дюйм.
 Есть два типа фильтров: фильтрующие барьеры. и фильтрующие функциональные барьеры. Оба типа барьеров можно использовать в тот же след.
 Фильтрующие перегородки 
 Фильтровальные перегородки используют выражение, которое вы определяете, чтобы определить, какие функции являются препятствиями в подсети. Барьеры фильтров подобны барьерам условий, и когда оба присутствуют, сначала рассматриваются условные барьеры.
 Изоляционная трасса требует, чтобы в конфигурации трассировки был определен фильтрующий барьер, чтобы помочь точно определить, какие функции изолируют начальную точку или точки.При этом для остановки трассировки используется определенный сетевой атрибут или категория сети. Например, фильтрующий барьер можно использовать с Category = Isolating. В этом примере изоляция - это определяемая пользователем категория сети, которая назначается определенным группам активов и типам активов, которые считаются изолирующими. Дополнительные фильтрующие барьеры могут использоваться для обратных клапанов с определенными свойствами. Например, вы можете вернуть только доступные и работающие клапаны: те, которые не заасфальтированы или закрыты ржавчиной.
 Более одного фильтрующего барьера можно реализовать с помощью параметра «Объединить с помощью» (И или ИЛИ).Фильтры с выражениями, основанными на сетевых атрибутах, можно сравнивать с другими сетевыми атрибутами; например, остановите трассировку, в которой значение атрибута Phase Current не включает значение атрибута Phases Built. Другой пример - во время трассировки конструкции: остановка у сооружений, которые были установлены позже 1990 года и принадлежат муниципалитету.
 Подробнее об использовании нескольких условных выражений
 Функциональные барьеры фильтра 
 Функциональные барьеры фильтра используют условие для определения когда след должен остановиться.Когда трасса соответствует этому условию, она останавливается. Функциональные барьеры фильтра подобны функциональным барьерам в Раздел Traversability в инструменте Trace. Обратите внимание: когда присутствуют оба, перед фильтрами рассматривается функциональный барьер.
 Поддержка барьеров функции фильтра с возможностью распределения ситуации; например, в трубопроводной сети вы хотите, чтобы трассировка остановитесь, когда он достигнет 500 метров.