.A3I

iзвено

2 звено .1

г звено 32.

, С, , с,

Рис. 5.19. Схема УПЧ с ФСС со звеньями, согласованными по характеристическому соп-

ротивлению

бог

. Рис. 5.20. Схемы УПЧ с фильтрами Чебышева и Баттерворса

Дальнейшее улучшение качества может быть получено при переходе к полиномиальным системам сосредоточенной селекции с LC-филътрами Чебышева и Баттерворса (рис. 5.20, а). Последние представляют цепочку LC-контуров, настроенных на среднюю частоту полосы пропускания / , у которой оптимальные свойства фильтра достигаются за счет трех степеней свободы: выбора количества.(яг), добротности (Q,) и связи контуров (й^щ). Отметим, что в отличие от этого в ФСС, согласованном по характеристическому сопротивлению, заданные свойства достигались за счет подбора числа конту-

/ 5 7.230

ров и связи между ними при произвольной в смысле (5.9) добротности. Под оптимальными свойствами ФСС при приеме AM сигналов понимают максимально достижимую при заданном наборе т, Q прямоугольность характеристики селективности (ХС), а при приеме ЧМ сигналов - наибольшую линейность ФЧХ. Для получения максимальной прямоугольности ХС нужно, чтобы модуль селективности изменялся по закону

a{x)=\l + WTlix), (5.10)

где (х) - полином Чебышева степени т от аргумента х; W - волно-вость, определяющая неравномерность ХС

Оп = /1 + Г, (5. И)

x - обобщенная расстройка.

Характерная особенность ХС чебышевского фильтра - равноволно-вость в пределах полосы пропускания П и монотонное нарастание затухания эа ее пределами (рис. 5.20, б). Условие реализации фильтра Чебышева,

Q > /о/Я sh [(1/m) arsh (1 Vm)] sin (n/2m), (5.12)

где Q - минимально необходимая добротность контура.

В ряде случаев, например из-за невозможности реализации высоких значений добротности контуров, удовлетворяющих условию (5.12), а также с целью уменьшения неравномерности ХС в пределах полосы пропускания (5.11) или уменьшения нелинейности ФЧХ выбирают малые значения вол-иовости W. Такое решение является компромиссным, при котором платой за перечисленные выше качества является ухудшение коэффициента прямоугольности при том же количестве контуров. В предельном случае, когда WО получают максимально гладкую ХС - характеристику Баттервор-са, показанную на рис. 5.20, г.

а{х) = У l + Vx , (5.13)

где V - параметр, определяющий неравномерность ХС на границе полосы пропускания

а„ = у 1 + V. (5.14)

Условие реализации полосового фильтра Баттерворса существенно мягче (5.12)

Q > foVn sin (n/2m). (5.15)

При невозможности выполнить неравенство (5.15) следует вернуться к ФСС, звенья которого согласованд>1 по характеристическому сопротивлению.

Существенное повышение качества ФСС и снижение трудоемкости регулировочных работ может быть достигнуто при использовании электроакустических фильтров, структурная схема которых представлена на рнс. 5.21, а, где АКС - акустическая система (резонаторы); ПР1 - преобразователь энергии электрических сигналов в энергию упругих колебаний (на пьезоэлектрическом или магнитострикционном эффекте); ПР2 - обратный преобразователь; СЗ - согласующие звенья. Основным преимуществом электроакустических ФСС относительно LC-систем ивляется значительно более высокая добротность акустических резонаторов, которая позволяет улуч-

в

Рис. 5.21. Схемы УПЧ с пьезоэлектрическим фильтром

ШИТЬ коэффициент прямоугольности и уменьшить потери в полосе пропускания.

Для получения сравнительно узких полос пропускания, начиная от десятков и сотен Гц, используют пьезоэлектрические (кварцевые) фильтры (ПЭФ) (рис. 5.21, б). Фильтрующее действие кварцевого резонатора, который эквивалентен последовательному колебательному контуру с добротностью 10*... 10*, основано на резком уменьшении его сопротивления в области резонансной частоты £ . Для нейтрализации емкости кварцедержателя, шунтирующей кварц, фильтр выполняют по мостовой схеме (емкости С1, С2, С„), сбалансированной на частоте подавления о) . АЧХ кварцевого фильтра приведена на рис. 5.21, в. Переключатель S позволяет перевести каскад в режим широкополосного усиления. Пьезоэлектрические фильтры работают на частотах от сотен Гц до сотен МГц, обеспечивая йдюоо 1,5...2. Недостатком кварцевых фильтров является их высокая стоимость, сравнительно большие размеры, невысокая механическая прочность.

Следует выделить жонолитные пьезоэлектрические фильтры (МПФ), которые представляют собой устройства, основанные на явлении захвата энергии в подэлектродной области частных резонаторов и акустической связи между ними, МПФ имеют следующие преимущества перед традиционными кварцевыми фильтрами: в 5,..10 меньше объем и масса, хорошая совместимость с плоскими конструкциями ИС, малые вносимые затухания и более высокая стабильность, реализуются до 30 МГц на основной частоте идо 200 МГц на гармонических обертонах, лучшая надежность. ХС МПФ пока-