Редактирование параметров элементов

Рис. 1.16. Схема с отредактированными значениями элементов

Чтобы отредактировать значение параметра элемента непосредственно в схеме, укажите курсором в схеме на значение параметра элемента и дважды щелкните левой клавишей мыши. Откроется маленькое окно редактирования значения параметра. Это окно имеет вид сплошной рамки на поле схемы, в котором значение параметра показано крупным шрифтом. Введите с клавиатуры необходимое значение параметра элемента и нажмите кнопку Enter. Отредактируйте параметры остальных элементов (рис. 1.16).

Рис. 1.18. Окно определения имени и вида графика

Добавление графика

Рис. 1.17. Добавление графика

Результаты расчетов в AWR DE обычно представлены в форме графиков. Для добавления графика в проект, выберите в командном меню Project команду Add Graph (рис. 1.17).

Эта команда открывает окно диалога (рис. 1.18). Выберите вариант графика Rectangular и нажмите кнопку OK. Имя и вид графика предлагаются по умолчанию.

В главном окне AWR DE появится вложенное окно графика (рис. 1.19.).

Рис. 1.19. Создан график с пустой координатной сеткой

Выбор характеристик для расчета

Окно диалога, в котором пользователь определяет рассчитываемые характеристики, вызывается командой Add Measurement (рис. 1.20).

Рис. 1.20. Команда добавить измерения

Команда Add Measurement открывает одно из наиболее сложных окон в AWR DE (см. рис. 1.21). В процессе выполнения примера могут возникнуть такие вопросы, на которые есть ответ в файле помощи AWR DE. Для входа в соответствующий раздел служит кнопка Meas Help.

Выберите в левом поле Measurement Type строку с именем Port Parameters, а в правом поле Measurement выберите S-параметры.

Выберите строку с именем Schematic 1 из раскрывающегося списка Data Source Name.

Установите значение 1 в поле To Port Index. В поле From Port Index выберите то же значение 1. В поле Complex Modifier установите dB (дБ), что означает выбор логарифмической шкалы для отображения результатов вычислений.

Рис. 1.21. Постановка задачи расчета характеристик схемы цепи

Нажмите кнопку Apply, чтобы добавить линию значений S11 в децибелах в окно графика. Измените в поле To Port Index значение на число 2. Нажмите кнопку Apply для добавления линии S21 в дБ. Теперь нажмите кнопку OK. Диалог на этом закончен.

Таким образом, в окно графика (см. рис. 1.22) добавлено в сумме две линии. Они обе будут видны на одном графике и отображены различным цветом на экране и помечены специальными знаками, что позволит их различить в распечатке документа, если печать не передает цвета.

Рис. 1.22. График с установленными для анализа величинами

Анализ цепи

Рис. 1.23. Анализ

Для того чтобы выполнить расчет, нажмите на кнопку Analyze на панели инструментов или соответствующий пункт в меню (рис. 1.23).

В окне графика появятся линии S-параметров, показанные на рис. 1.24.

Рис. 1.24. Первые результаты расчета после выполнения команды Analyze

Для изменения шкал частотных характеристик щелкните правой кнопкой мыши по прямоугольнику, в котором вписаны отображаемые величины S₁₁, S₂₁ и в контекстном меню выделите строку Properties... (рис. 1.25).

Рис. 1.26. Изменение масштаба и шага шкалы ординат

В появившемся окне выберите вкладку Axes (рис. 1.26), выделите строку Left 1, установите минимальное значение на оси ординат -20 дБ и нажмите кнопку Apply.

Рис. 1.25. Изменение шкалы

На рис. 1.27 получены частотные зависимости S₁₁, S₂₁, полностью соответствующие расчетному заданию. Неравномерность S₂₁ в полосе пропускания от 0 до 100 МГц равна 1 дБ. Частота среза (граница полосы пропускания) по тому же уровню равна 100 МГц.

Рис. 1.27. Частотные характеристики ФНЧ

Содержание отчета

1. Принципиальная схема фильтра.

2. Частотные характеристики, построенные в ходе моделирования.

3. Краткие выводы по результатам работы.

1.4. Контрольные вопросы и задания

1. Как в данной работе по построенной в ходе моделирования частотной характеристике определить частоту, на которой затухание равно заданному?

2. Как изменятся частотные характеристики фильтра, если значения всех элементов увеличить (уменьшить) в два раза?

3. Вычислить значения емкости и индуктивности фильтра для заданных: w_С = 10⁹ рад/с; R_Н = 100 Ом; a₁ = a₃ = 2,0236; a₂ = 0,9941. Вычислить значение частоты среза f_С.

4. Как установить логарифмический масштаб графика?

2. Лабораторная работа № 1.
Моделирование АЧХ полоснопропускающих телевизионных фильтров

Цели работы

– освоить расчет и моделирование полоснопропускающих телевизионных фильтров (Баттерворта и Чебышева) [2,3];

– оценить влияние потерь в элементах фильтра.

Обычно полоснопропускающие фильтры (ППФ) рассчитывают, используя реактансное преобразование частоты, которое устанавливает связь между частотными областями (рис. 2.1) и величинами элементов фильтров нижних частот (ФНЧ) и ППФ:

, (2.1)

где — текущая частота ФНЧ;

— частота среза ФНЧ;

— текущая частота ППФ;

— ширина полосы пропускания ППФ;

, и — верхняя, нижняя граничные частоты и среднегеометрическая частота полосы пропускания ППФ.

Рис. 2.1. Преобразование АЧХ ФНЧ (а) в АЧХ ППФ (б) (сплошные кривые — Чебышевские фильтры, пунктирные — Баттервортовские)

При расчетах удобно выбрать ширину полосы пропускания ППФ равной частоте среза ФНЧ. В соответствии с ГОСТ 7845 полоса пропускания телевизионного канала = 8 МГц. В справочниках [2] обычно приводятся нормированные величины элементов ( ) для низкочастотного фильтра прототипа.

На рис. 2.2 приведены схемы НЧ прототипов для фильтров Баттерворта и Чебышева пятого и шестого порядков.

Рис. 2.2. НЧ прототипы фильтра

Нормированные величины элементов нескольких ФНЧ 5 и 6 порядков приведены в табл. 2.1. Элементы фильтра Чебышева даны для неравномерности
DА = 0,28 дБ.

Таблица 2.1

Порядок	Тип фильтра	Нормированные величины элементов
1	2	3	4	5	6
	Баттерворта	0,618	1,618	2,000	1,618	0,618
	0,518	1,414	1,932	1,932	1,414	0,518
	Чебышева	1,456	1,307	2,283	1,307	1,456
	1,277	1,528	1,878	1,878	1,528	1,277

Нормированные величины ФНЧ определяются по соотношениям:

, , (2.2)

из которых по заданным частоте среза и сопротивлению нагрузки R определяются значения емкостей и индуктивностей ФНЧ.

При выборе и использовании обычных замен переменных
= p/j и = s/j соотношение (2.1) преобразуется к виду:

. (2.3)

При этом проводимость емкости С при замене частоты в соответствии с соотношением (2.3) превращается в проводимость параллельного контура:

; .

Соответственно каждая емкость С схемы ФНЧ преобразуется в параллельный контур CL в схеме ППФ, а каждая индуктивность L ФНЧ — в последовательный контур LС (рис. 2.3). АЧХ ФНЧ преобразуется в АЧХ ППФ
(см. рис. 2.1).

Рис. 2.3. Преобразование элементов низкочастотного прототипа

Все контуры ППФ настроены на частоту , полоса пропускания равна частоте среза ФНЧ .

Таким образом, расчет ППФ состоит из двух этапов:

– расчет элементов ФНЧ по соотношениям (2.2);

– дополнение схемы ФНЧ до схемы ППФ, как показано на рис. 2.3 и рис. 2.4, и расчет дополнительных элементов всех контуров (параллельных и последовательных), считая, что все они настроены на одну частоту .

Рис. 2.4. Схема полосового фильтра

Как правило, фильтр используют с сопротивлениями генератора и нагрузки равными друг другу: R = R_Г = R_Н. В телевизионной технике используются стандартные сопротивления, равные 75 Ом.

Задание

2.2.1. Работа, выполняемая при подготовке

Получить у преподавателя номер задания.

Данные задания взять из табл. 2.2.

Таблица 2.2

№ задания	Порядок фильтра	Тип фильтра	ТВ Канал	Центральная частота, МГц
		Баттерворта
		Баттерворта
		Чебышева
		Чебышева
		Баттерворта
		Баттерворта
		Чебышева
		Чебышева
		Баттерворта
		Баттерворта
		Чебышева
		Чебышева
		Баттерворта
		Баттерворта
		Чебышева
		Чебышева
		Баттерворта
		Баттерворта
		Чебышева
		Чебышева
		Баттерворта
		Баттерворта
		Чебышева
		Чебышева
		Баттерворта
		Баттерворта
		Чебышева
		Чебышева

Начертить схему полосового фильтра. Рассчитать значения индуктивностей и емкостей фильтра. Изобразить ожидаемый вид амплитудно-частотной характеристики затухания.