Сүзгіш – оның электрлік тербелісіне берілетін спектрлерден тұратын электрлік құрылғылар. Сүзгіштерді көп каналды байланыс жүйелерінде, радиоқұрылғыларда, автоматика құрылғыларында, телемеханикада, радиоөлшеу техникаларында – басқа (аралас) дыбыстар мен шулардың болуы кезінде біріншісінен жиілік құрамы бойынша ерекшеленетін электрлік дыбыстар берілетін қоланылады.
Сүзгіштер конструкциялары, оларды дайындау технологиялары, сонымен қатар әсер ету принципі ең алдымен жиіліктердің жұмыс аралығымен және жиілік сипаттамаларының талап етілетін түрімен анықталады. Сүзгіштер деп - дыбыстарды сәйкес жүктемелерге тасамалдауды алдын ала берілген жиілік сипаттамаларына сәйкес жүзеге асыратын белсенді емес төрт полюстілер деп атайды. Берілген жұмыста аса жоғары жиіліктер (СВЧ) аралықтары қарастырылады, сондықтан тек СВЧ сүзгіштерін ғана қарастыратын боламыз.
Аса жоғары жиілік техникаларында сүзгіштер маңыздылығы бойынша таралған тербеліс жүйелері болып табылатын тасымалдау жолдарының кесіндісі ретінде қарастырылады (коаксильді сымдардың, жартылай осьті сызықтардың, металл толқынндарының). 100 МГц-10 ГГц аралығында ирек тісті, түйреуіш, кездеспелі-өзекшелі, жолақты резонаторлардан тұратын сатылы сүзгіштер қолданылады.
Толқынды сүзгіштер олардың габариттері конструктивті қажетті болып табылатын жиіліктердің сантиметрлік аралықтарында қолданысқа ие. Коаксиальды сүзгіштер көбінесе дециметрлі және метрлі аралықтарда қолданылады. Жолақты сүзгіштер сантиметрлі және дециметрлі аралықта қолданысқа ие.
Нақты сүзгіш деп тасымалдау коэффициентінің модулі |S21| оның өту жолында пайда болатын барлық жиіліктер бірлігіне, және жою жолында пайда болатын жиіліктердің нөлдік мәніне тең. Тәжірибеде сүзгіштер енгізілетін басылымдармен сипатталады (көбінесе децибелде көрсетіледі:
LA=-20lg|S21|
(4.1)
Сурет 4.1. Нақты сүзгіштерді күшейту сипаттамалары
Сурет 4.1-де қуат коэффициентті келесі теңдікпен берілетін тасымалдау коэффициентімен байланысты жиіліктен тәуелділігін байқаймыз:
G=|S21|2
(4.2)
а) төменгі жиілік сүзгіштері; б) жолақты-өту сүзгіштері; в) жоғары жиілік сүзгіштері; г) режекторлы сүзгіш.
Нақты сүзгіштің өту жолында LA=0, ал байланыс жолында LA= ∞. Ол не кірістен (көрінетін түр сүзгіштерінен) байқалады, не сүзгіш элементтерінде жұтылады (жұту түрлерінің сүзгіштерінен). Сүзгіштермен енгізілетін шығындардың толық мәні оның кіріс энергиясының бөлігімен туындайтын шығын және жылулық шығындардан жинақталады.
Сүзгіштердің эквивалентті сұлбаларын талдау жайлы негізгі мағлұматтар
Сүзгіштерді талдау әдетте екі негізгі сатыдан тұрады: біріншісі – бастапқы мәліметтерді біле отырып, сәйкестендірілген көрсеткіштермен реактивті элементтерден тұратын сзгіштің эквивалентті сұлбасын талдау; екінші – тасымалдау жолдарының кесінділерінің сәйкес индуктивті және сыйымдылықтарын, реактивті өзекшелерін және басқа да тасымалдау жолындағы бірыңғай емес кесінділерді ауыстыра отырып талданған эквивалентті сұлба құру. СВЧ техникаларында сатылы көрінітен сүзгіштер қолданылады. Мұндай сүзгіштердің эквивалентті сұлбасы төмен жиіліктерде қолданылатын және сәйкес көрсетіштерімен L- және C –элементтерімен орындалатын сатылы сүзгіштер сұлбасымен сәйкес келеді.
Сатылы сұлба бойынша орындалған ФНЧ эквивалентті сұлбаны талдауды қарастырайық. L- және C –элементтерінің n тұратын мұндай сұлба.
Сурет 4.2. Сүзгіш нұсқасы – үлгісі және оның дуальды сұлбасы
Көбінесе АЧХ сүзгіштері басты мәнге ие, бірақ ФНЧ үшін нақты амплитудалы-жиілікті сипаттамаларды элементер санына ие сұлбалардың көмегімен алу мүмкі емес. Сондықтан әдетте АЧХ қойылатын талаптар реті де жоғары: ПП мәні берілген аралықтағы мәннен артық болуы тиіс. Ары қарай берілген нақты АЧХ қандай да бір функцияны көрсетеді.Тәжірибеде көбінесе максимал тегіс (Баттерворт) сипаттамаларды қарастырады.
Баттерворт сипаттамалары. Өту жолында амплитудалы сипаттамалар максимал тегіс және жиіліктен тәуелді емес, яғни ол нақтыға максимал жақын, бірақ біздің жағдай үшін өте аз, себебі сүзгіш ені тар, ал берілген жағдайда ауыспалы процестердің ұзақтығы көп.
Чебышев сипаттамалары. АЧХ өту жолында өзгерусіз амплитудалы осцилляцияларымен сипатына ие. Бірақ чебышев сүзгіштерінің максимал тегістермен салыстырғандағы басты артықшылығы – ПЗ және ПП жолақтарында енгізелітен мәндердің бірдей болуы және элементтердің аз саны.
Сәйкесінше, сүзгіштерді модельдеу кезінде чебышев сипаттамалары ғана қолданылатын болады, ал өту-өткізгіш сүзгіштерін есептеу төменгі жиілікті сүзгіш үлгілерін қолданумен жүзеге асады, АЧХ сүзгіштерін үлгімен ауыстыру кезінде ол жолақты АЧХ сүзгішіне ауысады.
Қолданылған әдебиеттер тізімі:
1. Williams J.M. Digital VLSI Design with Verilog, Silicon Valley Technical Institute, 2008. – 460 б.
2. Маттей Г.Л., Янг Л., Джонс Е.М. Фильтры СВЧ, согласующие цепи и цепи связи. Т.№ 1. М.: Связь,1971. 440 б.
3. Бернард С. Цифровая связь. Теоретические основы и практическое применение = Digital Communications: Fundamentals and Applications. — 2 изд.. — М.: «Вильямс», 2007. - 1104 б.
4. Бова Н.Т., Резников Г.Б. Антенны и устройства СВЧ. Киев: Вища школа, 1977. 260 б.
5. Маттей Г.Л., Янг Л., Джонс Е.М. Фильтры СВЧ, согласующие цепи и цепи связи. Т.№ 2. М.: Связь,1972. 496 б.
6. Сазонов Д.М., Гридин А.Н., Мишустин Б.А. Устройства СВЧ: Учебное пособие. М.: Высшая школа, 1981. 295 б.
7. Полосковые платы и узлы. Проектирование и изготовление / Е.П. Котов, В.Д. Каплун, А.А.Тер-Маркарян и др. М.:Советское радио, 1979. 248 б.8. Справочник по элементам полосковой техники /О.И. Мазепова, В.П. Мещанов, Н.И. Прохорова и др. М.: Связь, 1979. 336 б.