|
| |
|
Слаботочка Книги тором характеристическое сопротивление наиболее равномерно в полосе прозрачности. Этот оптимальный параметр т = 0,6. Теперь обратимся к частотной характеристике фильтра типа т (рис. 7.18). Поскольку параметр m < 1, собственная частота одной ветви фильтра озо > с* и при росте частоты со от нуля к обычному увеличению затухания а прибавляется затухание за счет приближения к резонансу в последовательных контурах ветвей. Когда наступает резонанс (со = соо), контуры замыкают накоротко ветви и затухание а достигает бесконечно большой (в фильтрах с потерями - конечной) величины. Очевидно, что, чем меньше т, тем ближе сод  Рис. 7.17. Зависимость характеристического сопротивления фильтра типа т от частоты в полосе прозрачности. Рис. 7.18. Частотная характеристика фильтра типа т. к СОс И тем больше крутизна частотной характеристики при подходе к частоте среза. Чтобы устранить уменьшение затухания при частотах со > СОо, фильтр типа т дополняют промежуточными звеньями типа k. Существуют фильтры типа т, которые составляются путем перераспределения емкости между параллельными и последовательным плечами, как показано на рис. 7.16, г. 47. Электромеханические фильтры Полосовые фильтры типов и m по своим параметрам L и С мало пригодны для пропускания очень узких полос частот. Это относится и к колебательным контурам типа L,C, полоса пропускания которых не достигает десятых долей процента от ее средней частоты. Такая узкая полоса может быть получена только при помощи электромеханических фильтров - пьезоэлектрических и магнитострик-ционных. Действие пьезоэлектрических фильтров основано на прямом и обратном пьезоэлектрических эффектах кварцевых или искусственно изготовленных кристаллов. Из них вырезаются прямоугольные пластины, ориентированные определенным образом относительно осей кристалла. Полученные пластины включаются в схему через металлические обкладки кварцедержателя (рис. 7.19). Если пластину кварца деформируют механически, то на ее обкладках появляются электрические заряды. Это явление называется прямым пьезоэффектом. Обратный пьезоэффект заключается в механической деформации пластин под действием приложенного Рис. 7,19. Условное обозначение кварцевой пластины. к ним напряжения. При переменном напряжении пластины кварца в силу обратного пьезоэффекта совершают механические колебания, которые вследствие прямого пьезоэффекта вызывают на гранях пластины переменные заряды, образующие в цепи переменный ток. Возникновение в кварцевой пластине пьезоэлектрического тока под действием приложенного извне напряжения означает, что пластина ведет себя как электрическая цепь. Выясним характер этой цепи. Кварцевая пластина как весьма упругое тело имеет ярко выраженную резонансную частоту /о. которая зависит от толщины пластины d и выражается формулой d [мм] Численное значение коэффициента 1,6-3,6 определяется типом среза. Если частота внешнего напряжения / = /о, то механические колебания пластины особенно интенсивны, и пьезоэлектрический ток максимален. Полученный ток совпадает по фазе с приложенным напряжением, т. е. кварцевая пластина эквивалентна активному сопротивлению. При отклонении частоты / от резонансной механические колебания и пьезоэлектрический ток резко ослабевают, причем в области частот / <[ /о ток опережает по фазе напряжение (пла-. стина эквивалентна цепи CR), а при / > /о ток отстает от напряжения и пластина эквивалентна цепи LR (рис. 7.20). Такими свойст- вами, как известно, обладает последовательный колебательный контур. Параметры этого контура необычны: индуктивность Lkb достигает десятка генри, емкость Скв не превышает десятых долей пико-фарады, а активное сопротивление Гкв исчисляется единицами - десятками омов. В результате добротность контура, эквивалентного пластине кварца, оказывается весьма значительной - до десятков тысяч. При такой высокой добротности полоса пропускания получается очень узкой, а стабильность этой полосы - очень высокой. Особенно велика стабильность при так называемом косом срезе кварцевой пластины, который характеризуется весьма незначительным влиянием температуры на параметры кварца. Полная схема кварцевого контура (рис. 7.21, а) кроме упомянутых элементов Lkb, Скв, Гкв содержит статическую емкость между пластинами кварцедержателя Со величиной от единиц до десятков пикофарад. В связи с этим следует различать частоту резонанса последова-равную  Рис. 7.20. Зависимость пьезоэлектрического тока от частоты напряжения, приложенного к кварцевой пластине. тельного контура Lkb, Скв, Гкв, 21/Lkb Сн и частоту резонанса параллельного контура Lkb, Скв, Со, г /0Э = 2п / Lkb Сэ общая емкость последовательно включен- Со кв ных Скв и Со. Так как Скв < Со, то СэСкв и резонансные частоты /о и /оэ отличаются весьма незначительно. При частотах, близких и, особенно, меньших /о, ток ветви, содержащей емкость Со, настолько мал, что свойства схемы практически определяются последовательным контуром Lkb, Скв, Гкв. Это вы-166 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 [54] 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 |