Каскадное согласованное включение четырехполюсников

В системах передачи много четырехполюсников, причем используют каскадное соединение нескольких ЧП сразу. Для того, чтобы четырехполюсники работали согласно (оптимально на максимум мощности и минимум искажений), их включают при согласовании (равенстве) характеристических сопротивлений.

 

I 1                       I 2                       I 3                          I 4

В итоге получим ЧП с параметрами

Г С

 

И тогда легко рассчитывается А_С=А_С1+ А_С2+ А_С2 и нет отражений сигнала между ЧП аналогично как в согласованном включении для длинных линий.

Рабочая мера передачи

 

Рабочая мера передачи оценивает передачу сигнала через ЧП с учетом внутреннего сопротивления источника сигнала и нагрузки в рабочем режиме относительно эталонной цепи передачи сигнала.

Рабочее ослабление A_P – вещественная часть рабочей меры передачи, оценивающая передачу сигнала по изменению полной мощности в логарифмических единицах в рабочем режиме.

           

 

 

Цепь передачи сигнала через ЧП

                I ₀          

U 0

 

                         Эталонная цепь

В эталонной цепи согласуют нагрузку и сопротивление источника Z _2(Н)= Z _1(И). (Комплексная мощность S = I ^*∙ U, полная мощность S= I∙ U, активная P= I²∙ Re(Z _H) и для максимума активной мощности условие Z _H= Z ^* _И )

 - оценивает ослабление. Здесь S ₀ – полная мощность в эталонной нагрузке, а 

S ₂ – в рабочей (S= I∙ U). (дБ – децибелы, 10 часть Белла по имени изобретателя телефона).

Рассмотрим важный частный случай, когда сопротивление источника и нагрузки резистивные (R₁, R₂), т.е. нет реактивных составляющих:

(φ=0, I=E/2R).

В этом случае источник передает в нагрузку максимально возможную мощность при заданных параметрах.

Получается, что рабочее ослабление это величина, оценивающая ослабление активной мощности нагрузки, включенной после четырехполюсника, относительно максимума активной мощности, отдаваемой источником в согласованную с ним нагрузку в логарифмических единицах.

 На практике рабочее ослабление является одним из основных параметров при передаче электрических сигналов, так как сигнал характеризуется принимаемой активной мощностью.

Расчет и измерение рабочего ослабления

 

 

При внимательном рассмотрении эталонной схемы можно заметить, что . Тогда получим:

Если расчет ведется в дБ, то следует применить следующую формулу:

дБ.

Для измерения рабочего ослабления используют следующую схему:

В этой схеме включают нужное сопротивление источника (генератора), измеряют U= E и U₂, а рабочее ослабление затем рассчитывают по выше выведенной формуле:

Существует прямой метод измерений. Для его реализации необходимо подключить эталонный ЧП и добиться такого же ослабления что и у измеряемого.

Связь рабочего и характеристического ослаблений

 

где . При условии, что     Г _ОТР =0

 

В частном случае,

, если  - такой режим называют режимом согласования ЧП с нагрузкой и генератором.

Теория электрических фильтров

Общие понятия

Под фильтром в общем случае понимают некоторое устройство, работающее по избирательному признаку. Электрические фильтры (ЭФ) – устройства, которые избирательно, по некоторому правилу пропускают или не пропускают на свой выход электрический сигнал.

Характеристиками электрического сигнала служат частота, напряжение, форма, кодировка и др. Довольно широко распространены ЭФ, где признак избирательности – частота электрического сигнала. Идеальный частотный фильтр пропускает сигналы с какими – то одними частотами и не пропускает с другими (для одних частот коэффициент передачи 1, для других - 0). В техническом плане основной характеристикой частотных фильтров является рабочее ослабление,

поэтому частотный ЭФ – это ЧП, у которого в одной области частот рабочее ослабление мало, близко к 0 (полоса пропускания ПП), а в другой области частот рабочее ослабление велико (полоса задерживания (непропускания) ПЗ(ПН)). Между ними находится переходная область (ПО).

В ПП рабочее ослабление должно быть не больше (меньше) некоторого заданного значения:  В ПЗ рабочее ослабление должно быть не меньше (больше) некоторого заданного значения: