Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
PAGE 2
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ
НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ «ЛЬВІВСЬКА ПОЛІТЕХНІКА»
Інструкція до лабораторної роботи № 6
з навчальної дисципліни: “ Основи теорії кіл, сигнали та процеси в системах технічного захисту, частина 2”, “Основи теорії кіл, сигнали та процеси в комп’ютерних системах та мережах, частина 2”.
для студентів базового напрямків
6.170102 “Системи технічного захисту інформації”,
6.170103 “Управління інформаційною безпекою”.
Затверджено
на засіданні кафедри
Захист інформації
Протокол № від 2010 р.
Львів – 2010
Фільтри Баттеворта та Чебишева: Інструкція до лабораторної роботи №6 з дисципліни: “ Основи теорії кіл, сигнали та процеси в системах технічного захисту, частина 2”, “ Основи теорії кіл, сигнали та процеси в комп’ютерних системах та мережах, частина 2” / Укл.: Максимович В.М., Собчук І.С. , Львів: Видавництво Національного університету “Львівська політехніка”, 2010. с.
Укладач д.т.н., проф., Максимович В.М., Собчук І.С., к.ф.-м.н., доц.
Відповідальний за випуск Дудикевич В.Б., д.т. н., проф.
Рецензенти:
МЕТА РОБОТИ
Ознайомитися з основними параметрами і характеристиками різних типів фільтрів.
ТЕОРЕТИЧНИЙ ВСТУП
Фільтр – це пристрій що пропускає на вихід коливання, частоти яких лежать у його смузі пропускання, яку називають смугою прозорості. Поза цією смугою, тобто у смузі непрозорості фільтр коливання не пропускає.
Частота на границі смуг прозорості і непрозорості називається частотою зрізу. В залежності від розташування смуг прозорості і непрозорості на осі частот фільтри поділяються на фільтри нижніх і верхніх частот(ФНЧ і ФВЧ), смугові та загороджувальні фільтри(СФ і ЗФ). Ідеальні амплітудно-частотні характеристики фільтрів подані на рис.1.
Рис.1. АЧХ різних фільтрів.
Фільтр низьких частот це схема, яка без змін передає сигнали низької частоти, а на високих частотах забезпечує затухання сигналів і запізнення їх по фазі відносно вхідних сигналів. На рис.3 зображена схема простого RC-фільтра низьких частот, який складається з C1, C2, R2. Амплітудно-частотна(АЧХ) та фазо-частотна(ФЧХ) характеристики фільтра низької частоти показані на рис.2.
Рис.2. АЧХ та ФЧХ фільтра низьких частот.
Рис.3. RC-фільтр низької частоти.
Фільтр високих частот - це схема, яка без змін передає сигнали високих частот, а на низьких частотах забезпечує затухання сигналів і випередження їх по фазі відносно вхідних сигналів. На рис.4 зображена схема простого RC-фільтра високих частот. Амплітудно-частотна(АЧХ) та фазо-частотна(ФЧХ) характеристики фільтра високої частоти зображені на рис.5.
Рис.4. RC-фільтр високої частоти.
Рис.5. АЧХ та ФЧХ фільтра високих частот.
Шляхом послідовного з’єднання фільтрів високих та низьких частот можна отримати смуговий фільтр. Його вихідна напруга дорівнює нулю на високих та низьких частотах. Амплітудно-частотна(АЧХ) та фазо-частотна(ФЧХ) характеристики смугового фільтра зображені на рис.6.
Смуговий фільтр можна трансформувати в загороджувальний. Амплітудно-частотна(АЧХ) та фазо-частотна(ФЧХ) характеристики загороджувального фільтра зображені на рис.7. На відміну від смугового частотна характеристика коефіцієнта передачі має мінімум на частоті резонансу. Загороджувальні фільтри дають можливість подавляти сигнал у визначеному діапазоні частот.
Рис.6. АЧХ та ФЧХ смугового фільтра.
Рис.7. АЧХ та ФЧХ загороджувального фільтра.
Якщо повернутися до ідеальної АЧХ, наприклад, фільтра низьких частот рис.1 то виявиться що ми не можемо реалізувати такий фільтр. Тому необхідна апроксимація характеристики. Цю характеристику апроксимують функцією , де в смузі прозорості і - в смузі непрозорості. Функцію вибирають такою щоб задовольняла умови фізичної реалізованості, тобто була дійсною і раціональною функцією . Таким вимогам відповідають апроксимації за Баттевортом, коли , або за Чебишевим, коли , де - поліноми Чебишева. Апроксимацію за Баттевортом називають максимально гладкою, а апроксимацію за Чебишевим називають рівно хвильовою. Число n називають порядком фільтра. Чим воно більше, тим точніша апроксимація, але при цьому збільшується кількість елементів фільтра.
Для проектування фільтрів виберемо на головній панелі програми інструмент Создание , а в меню що відкриється, Пасивні фільтри. Після вибору типу фільтрів відкриється основне меню( рис.8) в якому можна задавати параметри .
Рис.8. Основне меню для проектування фільтрів.
Наприклад вибирає тип апроксимації – Баттеворта, фільтр низької частоти , частота зрізу 500Гц, смугу затухання 1000Гц.
Система МС синтезує фільтр по заданим параметрам. АЧХ синтезованого фільтра можна отримати натиснувши клавішу Bode див.рис.9. Також МС пропонує один із варіантів схемотехнічної реалізації запроектованого фільтра рис.10.
Рис.9. АЧХ фільтра Баттеворта низької частоти.
Рис.10. Схема фільтра Баттеворта низької частоти.
Контрольні запитання та завдання