Разработка методов синтеза и исследование характеристик аналоговых и цифровых фильтров в форме каскадного соединения сигнальных многополюсников

• Автор: Барыбин, Павел Александрович
• Шифр специальности: 05.12.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Красноярск
• Количество страниц: 129 с. : ил

Содержание
Введение
Глава 1. Синтез аналоговых и цифровых фильтров на основе каскадного соединения сигнальных многополюсников
1.1. Каскадная реализация многополюсных цепей
1.2. Реализация ARC - фильтров на демпфированных интеграторах
1.3. Реализация аналоговых активных фильтров на основе фазовых звеньев первого порядка
1.4. Реализация цифровых фильтров решетчатой структуры
1.5. Выводы
Глава 2. Синтез волновых фильтров
2.1. Разработка методов прямой реализации волновых фильтров
2.2. Каноническая форма ограниченной матрицы передаточных параметров
2.3. Факторизация матрицы цепных параметров сигнального четырехполюсника
2.4. Примеры расчета волновых фильтров с помощью разработанной методики
2.5. Синтез цифровых и аналоговых фильтров методом эквивалентных преобразований матрицы параметров сигнального четырехполюсника
2.6. Выводы
Глава 3. Анализ чувствительности и шумов волновых фильтров
3.1. Введение
3.2. Анализ чувствительности волновых фильтров
3.3. Анализ шумовых свойств волновых фильтров
3.4. Выводы
Глава 4. Разработка инженерных методик проектирования низкочувствительных фильтров
4.1. Методика проектирования ARC - фильтров с низкой чувствительностью АЧХ в полосе пропускания
4.2. Проектирование режекторных фильтров
4.3. Выводы
Заключение
Список сокращений
Литература
Приложение 1. Параметры секций, реализующих передаточные функции основных типов волновых фильтров
Приложение 2. Акты о внедрении результатов диссертационной работы
ВВЕДЕНИЕ
Электронные фильтры являются важной составной частью многих радиотехнических устройств. Области использования цифровых и аналоговых фильтров весьма многообразны: радио- и гидролокация, сейсмо- и электроразведка, связь, анализ и синтез речи, фильтрация изображений, дефектоскопия и измерительная техника, медицинская диагностика, томография и т.д.
Современный уровень технологии производства интегральных схем и совершенствование архитектуры цифровых процессоров обработки сигналов привели к существенному изменению критериев, предъявляемых к структурам не только цифровых, но и аналоговых фильтров. Во многих случаях современные технологические возможности опережают возможности традиционных методов проектирования таких устройств.
В инженерной практике традиционным способом реализации аналоговых активных и цифровых БИХ - фильтров является каскадное соединение звеньев первого-второго порядков. Однако такие фильтры не могут обеспечить повышенных требований к чувствительности, уровню собственных шумов, динамическому диапазону и избирательности. Это стимулировало поиск новых структур цифровых и аналоговых фильтров, удовлетворяющих перечисленным требованиям.
Распространенным методом реализации аналоговых и цифровых фильтров с низкой чувствительностью частотных характеристик является имитация классических реактивных цепей, согласованных по входу и выходу. Структурами, моделирующими пассивный LC - прототип, являются волновые цифровые и аналоговые фильтры, ARC - фильтры на преобразователях импеданса и ряд других конфигураций. Однако метод имитации резистивно нагруженного LC - прототипа имеет существенные ограничения. На практике используется небольшое число структур LC -

;»„(/«). (|с,Н|) в промежутках между частотами согласования малы, то
можно ожидать, что чувствительность модуля амплитудно-частотной характеристики в полосе пропускания будет низкой.
Каноническая форма передаточной матрицы, отвечающей условию (2.3), имеет вид: [53, 65, 66]:
Элементы матрицы [T(s)] в формуле (2.7) обладают следующими свойствами [44, 53]:
1. G(s), F(s), H(s) - полиномы от s с вещественными коэффициентами;
2. G(s) - полином Гурвица, а его коэффициент при старшей степени равен единице;
3. Вещественный коэффициент р. принимает значение +1 или -1;
4. Свойство параунитарности означает, что [T(s)] является матрицей параметров рассеяния четырехполюсника без потерь, и для полиномов F(s), G(s), Y(s) выполняется равенство:
Триплет G(s), F(s), H(s) называется каноническими полиномами [53,
Матрица цепных параметров, соответствующая канонической передаточной матрице (2.7), имеет вид:
Элементы цепной матрицы, определяемой формулой (2.8), являются либо четными, либо нечетными функциями частотной переменной э. Полюсы этих функций совпадают с нулями С(л) и являются нулями передачи синтезируемой цепи. Необходимо отметить, что функция
(2.7)
H(s)H(-s)+F(s)F(-s) = G(s)G(-s)

(2.8)