Постановка задачи синтеза

Линейные устройства систем передачи информации. Предыду­щие главы посвящены в основном проблеме анализа электрических цепей. В них рассматривались методы анализа и на их основе изу­чались свойства электрических цепей. Другой проблемой является создание устройств и систем, обладающих заданными свойствами, что составляет содержание задачи синтеза электрических цепей- В последующих главах речь пойдет о синтезе конкретных линейных устройств, являющихся составной частью систем передачи ин­формации.

Электрические фильтры это четырехполюсники, которые с пренебрежимо малым ослаблением пропускают колебания в определенном диапазоне (диапазонах) частот и практически не пропускают колебаний в других диапазонах.

На рис. 16.1 при­ведена типичная характеристика рабочего ослабления ФНЧ. Для данного примера ослабление в полосе частот 0... ω_п не превы­шает 1 дБ, а в полосе частот ω₃... ∞ ослабление превышает 40 дБ Полоса частот, в которой ослабление относительно мало, на­зывается полосой пропускания; полоса частот, в которой ослаб­ление относительно велико, называется полосой задерживания. Между полосами пропускания и задерживания находится полоса расфильтровки (переходная полоса). В этой полосе требования на ослабление не задаются. Электрические фильтры служат для выделения колебаний в необходимой полосе частот. Например, в антенне существуют колебания, вызванные работой многих ра­диостанций. Каждая радиостанция работает в своей полосе час­тот. Радиоприемник с помощью фильтров выделяет колебания в желаемом диапазоне частот. Для того, чтобы была возможность последовательно принимать различные радиостанции, фильтр необходимо перестраивать. Вращение ручки настройки радио­приемника приводит к смещению полос пропускания и задерживания. Та же идея положена в основу разделения телефонных каналов в аналоговых многоканальных системах передачи. Фильтрами можно формировать сигналы сложной формы, уменьшать пульсации напряжения или тока в источниках пита­ния.

Корректоры линейных искажений или просто корректоры — это четырехполюсники, служащие для компенсации линейных искажений. В § 9.6 приведены условия безыскаженной передачи. На практике эти условия выполняются далеко не всегда, вследст­вие чего возникают амплитудно-частотные и фазо-частотные ис­кажения. Для того чтобы обеспечить условия безыскаженной пе­редачи и применяются корректоры. Линейные искажения часто корректируются раздельно. Амплитудными корректорами ком­пенсируются амплитудно-частотные искажения, а фазовыми — фазо-частотные. Корректоры могут быть постоянными, когда их характеристики не меняются в процессе работы или автоматиче­скими (адаптивными), когда при изменении параметров среды Передачи (например линий) характеристики корректора автома­тически также изменяются.

Линии задержки — это четырехполюсники, которые в некотором диапазоне частот имеют с заданной степенью точности линейную фазо-частотную характеристику или постоянное групповое время пробега. Линии задержки применяются как элемент уст­ройств, например, гармонических корректоров.

Требования к цепи, этапы синтеза. Требования к электриче­ской цепи можно разделить на основные и дополнительные. Основ­ные требования определяют целевое назначение синтезируемой це­пи. Электрические свойства линейной цепи полностью описыва­ются во временной области переходной g(t) или импульсной h(t) характеристиками, а в частотной области — амплитудно- и фазо-частотными характеристиками. Поэтому основные требования предъявляются либо к частотным, либо к временным характери­стикам будущей цепи.

Дополнительные требования зависят от условий работы созда­ваемых устройств. К ним относятся ограничения на массу и габа­риты, чувствительность характеристик к изменению элементов, температурную нестабильность, элементный базис (например, в ря­де случаев нежелательно применение катушек индуктивности), а также требования простоты процесса настройки в условиях произ­водства и т. д. Часть дополнительных требований носит обязатель­ный характер, а часть подлежат оптимизации (минимизации или максимизации) при прочих равных условиях. Так, возможен слу­чай, когда требования по чувствительности должны выполняться безусловно, а габариты и масса минимизируются.

В классической постановке задача синтеза разбивается на два этапа: задачу аппроксимации и задачу реализации.

Решение задачи аппроксимации заключается в нахождении та­кой функции, которая, с одной стороны, удовлетворяет поставлен­ным требованиям, а с другой — удовлетворяет условиям физиче­ской реализуемости характеристик (временных или частотных) электрических цепей.

Решение задачи реализации заключается в нахождении элек­трической цепи, временная или частотная характеристика которой совпадает с функцией, найденной в результате решения задачи ап­проксимации.

Дата добавления: 2015-12-01