Свежие обсуждения
Радиоприем

LC фильтр сосредоточенной селекции

1 3 4

sprite: В диапазоне частот требуемого полосового фильтра перестраивать высокодобротный одиночный контур с частотой качания раза в 3 выше верхней звуковой частоты (50...100 кГц).
ИМХО ничего хорошего не получится. Добротный контур будет медленно реагировать на измененине амплитуды сигнала и его перестройка (тем более с частотой 50...100кгц) даст на детекторе просто амплитуду несущей, модулирующий сигнал будет близок к нулю.Пример - низкочастотные АЧХометры. Чем Уже полоса анализа, тем медленнее развёртка, ЭЛТ с длит. послесвечением ставят.

 

NPI: Добротный контур будет медленно реагировать на измененине амплитуды сигнала и его перестройка (тем более с частотой 50...100кгц) даст на детекторе просто амплитуду несущей

Ну да, я уже упомянул этот эффект.
Zandy: А еще, вы не подумали, что скорость перестройки контура зависит и от его добротности?!
Численно, частота перестройки должна быть сравнима с полосой пропускания одиночного контура или меньше ее.

NPI: Пример - низкочастотные АЧХометры. Чем Уже полоса анализа, тем медленнее развёртка, Тоже и в спектроанализаторах (почти наша задачка).

 

Zandy: - Почти "один в один" такой прием используется в любом спектроанализаторе (приборе), правда несколько другими средствами и для других целей.
Действительно, предлагаемый вариант ФСС является "чистой воды" анализатором спектра, поэтому новым является, конечно же, не сам принцип сканирования, а его использование. Более близким аналогом будет, пожалуй, сканирование глазами буковок в строке с последующим опознаванием слов - аналог детектирования при котором "высокочастотные" буковки складываются в более "низкочастотное" слово . Анализатор спектра (не путать с "АЧХометром", в котором на вход испытуемого устройства подается сигнал переменной частоты) просматривает амплитуду частот в поданном на него сигнале и выводит информацию на визуализатор. Информация с ФСС выводится на детектор огибающих просмотренных им частот. Если ФСС, построенный на сканировании частотного диапазона, не запатентован и не описан в к-либо публикациях, то доказать новизну устройства будет очень несложно.

Zandy: - Вот именно, что добротностью, которая невысока. Разогнать добротность? Это как же? Посредством ПОС (регенерации)? Ужасно нестабильная штука. Применялась в 30-х годах радиолюбителями. Удерживать глубину ПОС на границе генерации - задачка сама по себе очень сложная. А если еще учесть, что степень регенерации зависит от параметров контура, а мы их собираемся постоянно менять, то и вообще глушняк.
А еще, вы не подумали, что скорость перестройки контура зависит и от его добротности?!

Известные мне умножители добротности, и в самом деле, успешно используют ПОС. Но кто сказал, что при разумном использовании этого вида ОС, она обязательно создает проблемы? - вообще-то все в нашем мире держится на компромиссе ИНЬ-ЯН (читай: ПОС-ООС ). И, ведь, - держится!
Относительно "скорости перестройки контура".
Вы, наверняка, имеете ввиду скорость установления частоты и амплитуды генератора после перестройки резонансной частоты задающего контура (постарался не упустить ничего из условий ). У меня на этот счет тоже "червячочек точится" . Но, почему-то есть уверенность, что такая задержка, свойственна генератору, а на фильтр это не распространяется. Да и девиация частоты (для частного случая ФСС под 465 кГц) очень невелика: +-7 кГц относительно 465 кГц это всего 1,5%.
Однако, этот момент надо бы проверить "в железе", прежде чем продолжать "виртуальный" анализ.

Zandy: - Преимущество очень сомнительное, т. к. необходимая добротность может быть недостижима простыми средствами.
Уверен, что могу дать конструктивный расчет контура с очень высокой добротностью (не побоюсь даже такой большой цифры. как 1000 ) вовсе без специальных схемотехнических "ходулей". Уверен, что и у Вас это получится без проблем.

Zandy: - Форма упр. напр. будет влиять только на мгновенную скорость перестройки. Коэффициент передачи по напряжению будет постоянен. В отдельных частных применениях такого фильтра того, что вы говорите, можно было бы достичь применением интегратора. Но тут надо конкретно подходить к задаче, которая решается посредством такого фильтра, т. к. такой фильтр не универсален. Вы задачу не обозначили.
"Форма" управляющего напряжения - статический параметр, скорость изменения которого определит "скорость перестройки" резонанасной частоты контура. Извините за "буквоедство", но думаю, что четкость определения позволит мне уклониться от ответа на, мягко говоря, нечеткий вопрос .

Zandy: - Ну, тут бессмысленно возражать. Это уже из области той самой медвежьей шкуры.
Возможность произвольно перестраивать резонансную частоту контура позволяет получить и произвольную форму АЧХ. Поэтому против возможности получить плоскую АЧХ возражать, действительно, бессмысленно . Хотел прикрепить файл с иллюстрацией управления формой АЧХ с помощью напряжения, но "с разбегу" не удалось сделать график достаточно красивым. Если есть в этом необходимость, то обещаю постараться ..

Zandy: - А вот это в корне неверное утверждение. По энергетике такой фильтр будет весьма плох. Мощность фильтруемого сигнала будет обратно пропорциональна отношению полосы качания к полосе пропускания одиночного контура.
На этот счет у меня тоже "червячочек точется". Однако я дал хоть какое-то обоснование своему утверждению (правда, в отношении напряжения, а не мощности), а Ваше обоснование ограничилось, увы, "распальцовкой" .

Zandy: - Фильтр дискретен в том смысле, что в каждый момент времени происходит обработка только части сигнала.
Нет! Дискретность по определению преобразует плавный аналоговый сигнал в ступенчатый, в котором отсутствует информация об истинной величине сигнала между двумя соседними ступеньками. Если Вы сможете найти ступенчатость хоть какого-то параметра при обработке предлагаемым фильтром, то я буду вынужден согласиться с Вами. А пока - мое категорическое НЕТ Вашей дискретности!

Zandy: - Конечно анализ такого фильтра в общем виде весьма сложен. Поэтому я и предложил вам решать частную задачу. Давайте придумаем, где такой фильтр мог бы быть применен. Тогда анализ будет проще. Я пока не вижу реальных областей применения.
Подавление глушилок при радиоприеме подойдет? Ну а если без шуток (?), то полагаю, что гибкое изменение АЧХ фильтра электронным управлением сможет найти немало областей применения. Сидеть же сейчас и "сканировать" все возможные области применения, честно говоря, просто не хочется (куража не хватает, что ли! ).

После того, как я отгоняю макет, сделаю описание устройства, перечислю возможные области его применения, напишу Формулу изобретения, подсчитаю экономический эффект от внедрения и преведу все это на китайский язык, то... (дальше можно не продолжать). А на фига мне все это надо, ведь работающий приемник у меня есть и другой пока не требуется. Да и учить китайский язык пока некогда (есть еще куча других непроверенных идей)
Мысль же о таком варианте ФСС пришла нечаянно, когда занимался вопросом компенсации емкости (меньше емкость - выше добротность, и понеслось...). Здесь же я вспомнил об этом варианте, поскольку он оказался "в тему" для желающего поэкспериментировать Вано Бен-Ладен'а.

 

sprite: Ваше обоснование ограничилось, увы, "распальцовкой"

Да какая еще распальцовка? Хорошо, попытаюсь объяснить "на пальцах".
Представьте себе, что ваш источник сигнала - чистая несущая, частотой, допустим 1 МГц. Допустим, что ваш перестраиваемый контур имеет добротность 1000 (ужас какой ), т. е. полоса пропускания равна 1 кГц. Представим, что мы этот контур качаем в диапазоне 10 кГц с частотой f линейным образом (пила). Не надо сильно напрягать ум, чтобы понять, что наша несущая будет присутствовать на выходе не все время, а лишь в течение 1/10f (сек), во все остальное время 9/10f (сек.) на выходе фильтра сигнала не будет. Грубо говоря, наш фильтр будет осуществлять 100% модуляцию полезного сигнала со скважностью, равной 10. Соответственно, коэффициент передачи при отсутствии всяких других потерь мы катастрофически потеряем. Именно в этом смысле фильтр дискретен. Дискретизация может быть не только по амплитуде, но и по времени. В данном случае у нас дискретность по времени. Т. е. мы работаем не с непрерывным сигналом, а с временными выборками большой скважности.

sprite: У меня на этот счет тоже "червячочек точится" . Но, почему-то есть уверенность, что такая задержка, свойственна генератору, а на фильтр это не распространяется.

Да правильно вам ваш червячок подсказывает. Возьмем тот же предыдущий пример. На контуре напряжение не может измениться мгновенно. Есть такой параметр, как декремент нарастания и затухания сигнала. Эта штука зависит от полосы пропускания или добротности контура. Если полоса пропускания фильтра равна 1 кГц, то, мгновенно появившийся на его входе сигнал, появится на выходе не мгновенно, а через время около 1 мсек (1/П). На самом деле это время надо считать по формуле, т. к. зависимость амплитуды от времени имеет экспоненциальную зависимость. Я упрощаю для простоты понимания.
Отсюда следует, что при перестройке нашего контура по частоте, наткнувшись на несущую, которую мы хотим фильтровать, мы вынуждены задержаться на это самое время (1 мсек). Если не задержимся, то напряжение на контуре просто не успеет нарасти. Получим потери. И чем быстрее мы будем проскакивать нашу несущую, тем больше будут потери. Отсюда следует элементарный прикидочный расчет. Чтобы избежать потерь, время сканирования всей частотной полосы нашего фильтра должно быть не менее 10 мсек. По 1 миллисекунде на каждый килогерц. Период 10 мсек - это частота 100 Гц. Именно с такой частотой или менее мы вынуждены сканировать контур, чтобы избежать потерь.

По поводу формирования АЧХ любой формы я просто не понял, что вы имеете ввиду, применительно к вашему фильтру. Уточните пожалуйста.

По совокупности вышеперечисленных особенностей я все время вас и пытаю, где вы хотите применять такой фильтр???!!! А вы каждый раз уклоняетесь от ответа. Ведь ваш фильтр очень специфичен. Также специфичными должны быть и применения.
Правда одно применение вроде нашли - в спектроанализаторе. Но, блин, засада. Опередили! Не удалось "обуть" китайцев.

 

Раз уж обсуждение ушло в сторону от чисто катушечно-конденсаторной темы почему бы не вспомнить о цепях Юзвинского? Этому принципу изменения полосы пропускания лет 80 наверное, а используется как видно совсем нечасто, в том же ж. Радио упоминаться пару раз всего. Один из недостатков, это несимметричность скатов АЧХ, но это по видимому объясняется спецификой применения цепей Юзвинского в радиоприемной однополосной аппаратуре, в частности применяемыми в этой аппаратуре фильтрами. Наверное есть еще немало подводных камней о которых я не имею представления, иначе чем объяснить непопулярность схемотехнического решения предложенного инженером Юзвинским?

 

Asmodey: чем объяснить непопулярность схемотехнического решения предложенного инженером Юзвинским?
Думаю, что тем, что такое решение порождает много паразитных каналов приема, да и динамический диапазон такого фильтра весьма и весьма мал. Можно модифицировать такую схему с применением приемов фазового подавления паразитных частот. Для этого надо иметь два квадратурных канала, два идентичнх фильтра и четыре смесителя соответственно. Получается довольно громоздкая конструкция. Но проблема низкой динамики остается.

Наверное где-то такая штука и находит применение, но очень ограниченное. В каких-нибудь специальных РПУ, где без плавной регулировки полосы пропускания ну никак нельзя. В обычных приемниках при современном многообразии и дешевизне керамических, кварцевых и др. фильтров поставить пару фильтров с переключателем "узкая/широкая" полоса труда не составляет.

 

Читал, и не пойму, разве основная проблема не в добротности (качестве исполнения)?
Ладно бы - нужно было бы травить эти фильтры ПАВ, но ведь им цена - рупь в базарный день.
Где смеяться?

 

Zandy: Да какая еще распальцовка? Хорошо, попытаюсь объяснить "на пальцах".
Представьте себе, что ваш источник сигнала - чистая несущая, частотой, допустим 1 МГц. Допустим, что ваш перестраиваемый контур имеет добротность 1000 (ужас какой, т. е. полоса пропускания равна 1 кГц. Представим, что мы этот контур качаем в диапазоне 10 кГц с частотой f линейным образом (пила). Не надо сильно напрягать ум, чтобы понять, что наша несущая будет присутствовать на выходе не все время, а лишь в течение 1/10f (сек), во все остальное время 9/10f (сек.) на выходе фильтра сигнала не будет. Грубо говоря, наш фильтр будет осуществлять 100% модуляцию полезного сигнала со скважностью, равной 10. Соответственно, коэффициент передачи при отсутствии всяких других потерь мы катастрофически потеряем. Именно в этом смысле фильтр дискретен.

Мне не удалось "с разбегу" нормально построить график управления напряжением формой АЧХ, а Вам - обоснование в цифрах - получилость шагание по дискретным частотам вместо плавного их прохода . Но смысл-то ясен и я его знаю изначально (здесь все достаточно прозрачно). Наши расхождения связаны, по-видимому, с тем, что я имею ввиду пиковый детектор, после которого получаю амплитуду полного ВЧ сигнала, а Вы - интегрирующую цепь, после которой получаете некий эквивалент мощности. Насчет Вашей "распальцовки" я просто пошутил - ситуация здесь достаточно сложная для простого выяснения "на пальцах".

Zandy: Дискретизация может быть не только по амплитуде, но и по времени. В данном случае у нас дискретность по времени. Т. е. мы работаем не с непрерывным сигналом, а с временными выборками большой скважности.
С дискретностью Вы меня "поймали" - поскольку я опрометчиво обещал признать дискретность, если Вы укажете "ступенчатость хоть какого-то параметра", то вынужден согласиться с Вашей классификацией. Я прозевал, что каждая частота, пробегаемая фильтром, воспринимается с частотой сканирования. Если бы я столь жестко не определил требования к признаку дискретности, то постарался бы выкрутиться тем, что известное нам уже лет 50 телевидение считается аналоговым, хотя развертка изображения происходит точно таким же образом, как это делает предлагаемый фильтр.

Zandy: Да правильно вам ваш червячок подсказывает. Возьмем тот же предыдущий пример. На контуре напряжение не может измениться мгновенно. Есть такой параметр, как декремент нарастания и затухания сигнала. Эта штука зависит от полосы пропускания или добротности контура. Если полоса пропускания фильтра равна 1 кГц, то, мгновенно появившийся на его входе сигнал, появится на выходе не мгновенно, а через время около 1 мсек (1/П). На самом деле это время надо считать по формуле, т. к. зависимость амплитуды от времени имеет экспоненциальную зависимость. Я упрощаю для простоты понимания.
Отсюда следует, что при перестройке нашего контура по частоте, наткнувшись на несущую, которую мы хотим фильтровать, мы вынуждены задержаться на это самое время (1 мсек). Если не задержимся, то напряжение на контуре просто не успеет нарасти. Получим потери. И чем быстрее мы будем проскакивать нашу несущую, тем больше будут потери. Отсюда следует элементарный прикидочный расчет. Чтобы избежать потерь, время сканирования всей частотной полосы нашего фильтра должно быть не менее 10 мсек. По 1 миллисекунде на каждый килогерц. Период 10 мсек - это частота 100 Гц. Именно с такой частотой или менее мы вынуждены сканировать контур, чтобы избежать потерь.

Прошу меня извинить, но все выше сказанное представляется мне мешаниной из отдельных сведений о колебательном контуре, условиях его работы и плохо совместимой грозди иллюстрирующих цифр .
Если на колебательном контуре построен генератор, то в нем работает ПОС такой величины, чтобы не вводить активные элементы в откровенное насыщение - иначе вместо синуса получим прямоугольник. В таком режиме рост амплитуды напряжения на контуре происходит довольно медленно - с ростом амплитуды увеличиваются и активные потери в контуре, которые компенсирует активная часть генератора. Такое наращивание компенсируемой мощности происходит в течение нескольких периодов и скорость этого процесса зависит от величины ПОС. Мне кажется, что даже прикидочный расчет потребует знания весьма большого количества параметров конкретной схемы генератора. Ну да это - ИМХО.
Фильтр же получает готовый внешний сигнал. Фильтру не требуется раскачка, т.е. набор компенсирующей мощности от входного сигнала - в математической модели фильтра уже учтены все активные сопротивления и она не зависит от амплитуды или мощности сигнала (правда, этот довод "так себе" - на умозрительном уровне). Максимальная задержка для входного напряжения с частотой резонанса контура (точнее даже - искажение формы сигнала) вряд ли (проявлю осторожность в этом своем заявлении ) превысит пол-периода. Ну да это, опять же - ИМХО, которое гораздо проще проверить экспериментально, чем ... (ну, думаю, понятно, что .

Zandy: По поводу формирования АЧХ любой формы я просто не понял, что вы имеете ввиду, применительно к вашему фильтру. Уточните пожалуйста.
Предположим, что частота настройки фильтра линейно связана с управляющим напряжением. Изменяя управляющее напряжение равномерно во времени получим равномерное сканирование диапазона и, стало быть, равномерную АЧХ. Организовав скачок в изменяющемся напряжении получаем пропуск частот, соответсвующих ступеням этого скачка - эти частоты входного сигнала будут подавлены. Организовав площадку в изменяющемся напряжении получаем как бы накопление элементарных напряжений на частоте, соответствующей напряжению площадки. Амплитуда сигнала будет прямо пропорцональна (не обязательно линейно) протяженности площадки. Здесь я, правда, противоречу характеру амплитудного детектора, о котором сказал чуть выше, но, думаю, что это противоречие можно будет мирно разрешить.
Изменяя скорость изменения напряжения получим завал или подъем соответсвующих участков АЧХ.

Zandy: По совокупности вышеперечисленных особенностей я все время вас и пытаю, где вы хотите применять такой фильтр???!!! А вы каждый раз уклоняетесь от ответа. Ведь ваш фильтр очень специфичен. Также специфичными должны быть и применения.
Правда одно применение вроде нашли - в спектроанализаторе. Но, блин, засада. Опередили! Не удалось "обуть" китайцев.

Так я же весьма четко уже объяснил разницу между спектроанализатором и ФСС с выходом на дететор. Меня ничуть не смутит даже если в точности такой вариант ФСС кто-то уже описал - разве мало одинаковых идей (и гораздо более значимых) одновременно приходят в голову разным людям. Просто я пока не встречал такого решения, Вы, как я понимаю, тоже. Да и вообще - "все новое - это хорошо забытое старое".
Одно из применений фильтра я указал - подавление глушилки. Уточняю - после преобразования входного сигнала в ПЧ "глушилка" имеет частоту 458 кГц с амплитудой в 100 раз превышая амплитуду полезного сигнала, поэтому через АРУ снижает усиление УВЧ+УПЧ тракта, не позволяя услышать полезный сигнал. Чтобы Вы не предложили кварцевый или керамический подавляющий фильтр ( ) чуть усложню задачу - из "зловредности" частота глушилки неспеша и по случайному закону плавает в диапазоне 450...465 кГц.

=============================

Asmodey: Раз уж обсуждение ушло в сторону от чисто катушечно-конденсаторной темы почему бы не вспомнить о цепях Юзвинского? Этому принципу изменения полосы пропускания лет 80 наверное, а используется как видно совсем нечасто, в том же ж. Радио упоминаться пару раз всего. Один из недостатков, это несимметричность скатов АЧХ, но это по видимому объясняется спецификой применения цепей Юзвинского в радиоприемной однополосной аппаратуре, в частности применяемыми в этой аппаратуре фильтрами. Наверное есть еще немало подводных камней о которых я не имею представления, иначе чем объяснить непопулярность схемотехнического решения предложенного инженером Юзвинским?
Уважаемый Asmodey, мне не встречались "цепи Юзвинского", а у Вас по-видимому, есть что-то по ним. Буду признателен, если пришлете мне на ящик (он в "личке") какие-нибудь материалы или ссылки в И-нет по этому поводу (желательно в популярном варианте, поскольку пока хочу получить лишь представление об этих цепях - если заинтересуют, то дальше расковыряю сам или попрошу дополнительной помощи у Вас ).

 

sprite: я имею ввиду пиковый детектор, после которого получаю амплитуду полного ВЧ сигнала, а Вы - интегрирующую цепь, после которой получаете некий эквивалент мощности.
Какой еще пиковый детектор? Мы говорим о потерях, а о них уместно говорить только оперируя коэффициентом передачи по МОЩНОСТИ!!!

sprite: Прошу меня извинить, но все выше сказанное представляется мне мешаниной из отдельных сведений о колебательном контуре, условиях его работы и плохо совместимой грозди иллюстрирующих цифр

Вот и старайся после этого, популяризируй физические принципы. Вы хотите высшей математики? Ну так поищите ее сами в учебниках.

sprite: Максимальная задержка для входного напряжения с частотой резонанса контура (точнее даже - искажение формы сигнала) вряд ли (проявлю осторожность в этом своем заявлении ) превысит пол-периода.

С такими невежественными (в техническом смысле) заявлениями даже не в институт, а в 10 класс средней школы надо. Выше я вам дал почти точное решение интеграла, описывающего переходной процесс. tуст. = 1/П , где П - полоса пропускания контура, tуст. - время установления. Да, пределы интегрирования я выбрал произвольные, но что с того? Задайтесь другими пределами, ради бога. Мы же гворим о сути, а не о точности цифр. Гляньте в аттаче, я не поленился, поискал в интернете иллюстрацию.

Ваш воинственный настрой и упорное нежелание признавать свои ошибки мне честно говоря не нравится. Я не могу переписывать тут страницы из учебников. Я даю вам вводные, некие наметки. А дальше уж пожалуйста вы сами разбирайтесь, если непонятно. Я ж не знаю ваш уровень знаний.

Можно долго рассуждать о достоинствах и недостатках вашего фильтра, но главное тут в том, что ЗВУКОВАЯ ЧАСТОТА ЧЕРЕЗ ВАШ ФИЛЬТР НЕ ПРОЙДЕТ!!! Поэтому применения для обычного радиовещательного или радиосвязного приема тут не просматривается!

180748.doc

 

sprite, информации в действительности не так уж и много. Одна из статей в журнале Радио № 8 за 1988 год, страницы 22 -24. Название статьи «Преселектор с кварцевым фильтром». Была статья о применении цепи Юзвинского в УПЧ связного приемника в ж. Радио в 70_х годах, но сейчас просто не смог найти, попадется, выложу. Здесь коротко упомянуто http://www.cqham.ru/wrx7.htm . Вообще информации очень мало по этому методу, наверное из – за того что схемопостроение сильно усложняется, по сути это еще одно преобразование (вернее даже два) сигнала в приемном тракте, дополнительно к уже имеющимся, и как пишет Zandy помех и пораженок наверняка добавит.