Введение к работе
Актуплі.ності» темы
Фильтры и корректоры являются универсальными устройствами, используемыми как в аналоговых, так и в цифровых системах связи. Электромеханические фильтры (ЭМФ) п силу своей высокой добротности и повышенной стабильности обеспечивают качественное выделение узкополосных сигналов.
Вопросам теории, расчета и проектирования электромеханических устройств посвящено большое количество публикаций. Особое внимание в них уделяется проблеме создания .моночастотных малогабаритных электромеханических канальных фильтров, определяющих п оснопном характеристики каналов тональной частоты. Данная проблема решается различными фирмами по-разному, так как развитие этого направления происходит параллельно во многих странах. При этом особое внимание уделяется таким техническим решениям, которые обеспечиваются соответствующими технологическими возможностями и качеством имеющихся материалов. В зарубежной практике нашли широкое распространение механические резонансные системы с параллельным расположением механических резонаторов, работающих в режиме изгнбпых (фирма Siemens) пли крутильных (фирма Fugitsu) колебаний, соединенных связками на продольных колебаниях посредством прецизионной сварки.. На входе и выходе устанавливаются составные пьезопреобразопатсли. с трансформаторами. Такие конструкции выгодны только при крупносерийном производстве фильтров на фиксированные частоты, так как требуют разработки специального технологического оборудования, обеспечивающего высокую точность повторяемости параметров резонансной системы. Это является одним из существенных недостатков подобных конструкций, так как они экономически невыгодны при мелкосерийном производстве. Кроме- того, они обладают не высокой механической устойчивостью, вследствие соединения резонаторов между собой прецизионными связками с помощью сварки. Поэтому данная работа, посвященная разработке методов проектирования и исследования монолитных ЭМФ с механическими резонаторами гантельного типа и магнитострикционными преобразователями иа ферритовых сердечниках, работающими в режиме крутильных колебаний и свободными от перечисленных недостатков, является актуальной.
Учитывая отечественные технологические достижения в части создания монолитных механических резонансных систем цепочечной структуры и ферритовых сердечников для магнитострикционных преобразователей на крутильных колебаниях оказалось возможным создать малогабаритные электромеханические резонансные устройства, обладающие повышенной механической устойчивостью и не требующие разработки специального технологического оборудования. При этом механическая устойчивость, температурная и временная стабильность обеспечиваются самой резонансной системой, изготавливаемой из монолитного стержня с помощью стандартного режущего инструмента.
Целью реферируемой работы явилось исследование и разработка методов проектирования и реализации экономически выгодных и стабильных малогабаритных электромеханических фильтров для индивидуального оборудования многоканальных систем дальней связи.
Для достижения поставленной цели было необходимо:
- разработать эквивалентные схемы малогабаритных
механических резонаторов и связок, которые позволяют
составить эквивалентные схемы резонансных систем для
фильтров, рассчитанных по рабочим параметрам;
определить основные характеристики передачи гантельных резонаторов, позволяющих существенно сократить габариты резонансных систем;
исследовать методы согласования механических
сопротивлений с электрическими нагрузками с помощью
магнитострикционных или пьезоэлектрических
преобразователей с учетом потерь в их элементах и выработать рекомендации по определению оптимальных вариантов;
- предложить метод расчета точности характеристик
электромеханических устройств при условии, что параметры
настройки находятся в пределах рассчитанного поля допусков.
Научная новизна работы заключается п следующем:
получены эквивалентные схемы механических резонаторов и связок, которые в ограниченном спектре частот позволяют составлять эквивалентные схемы любых резонансных систем и найдены формулы, связывающие нормированные коэффициенты полиномиальных схем полосовых фильтров с коэффициентами резонаторов и механической связи между ними; определены оптимальные методы согласования механических сопротивлений с электрическими нагрузками с помощью магиитострикционных или пьезоэлектрических преобразователей и даны формулы для расчета их параметров
при учете потерь, что обеспечивает жесткие требования к характеристикам фильтров;
- теоретически решена проблема расчета точности
характеристик электромеханических устройств, основанная на
вероятностном выполнении неравенств, и- на использовании
табличных функций Лапласа. Значения чувствительности и их
максимальные величины находятся методом конечных
приращений , I. с использованием пакета программ
схемотехнического моделирования PSPICE.*)
Практическая ценность работы заключается п следующих полученных результатах:
1. Решена проблема реализации электромеханических
фильтров с малогабаритными резонансными системами
цепочечной структуры. Подобные монолитные резонансные
системы обеспечивают стабильность параметров характеристик
электромеханических фильтров.
2. Разработаны канальные электромеханические фильтры
в спектре частот 128-132 кГц, на основе которых созданы
варианты аппаратур индивидуального двухступенного
преобразования спектра телефонных каналов в стандартный
диапазон частот 60-108 -кГц, являющийся основным для создания-
многоканальных систем с частотным разделением каналов.
АптюСпнип работы.
Основные результаты работы доложены и обсуждены на:
- XXIV областной научно-технической конференции
НТРО РЭС им.А.С.Попова (1979 г., Ленинград); :
11 Всесоюзной научно-технической конференции молодых ученых и специалистов отрасли связи (1979 г., Ленинград);
- XXXV областной научно-технической конференции НТО
РЭС им.А.С.Попова (1980 г., Ленинград);
XXXIX областной научно-технической конференции НТО РЭС им.А.С.Попова (1984 г., Ленинград);
XL областной научно-технической конференции НТО ЮС им.А.С.Попова (1985 г., Ленинград);
XLI областной научно-технической конференции НТО РЭС им.А.С.Попова (1986 г., Ленинград);
- XLII научно-технической конференции НТО РЭС
им.А.С.Попова (1987 г., Ленинград).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 7 печатных работ, в том числе два авторских свидетельства.
Структура и обч,см диссертации. Работа состоит из введения, четырех глав, заключения, приложений и списка литературы, включающего 32 наименования. Объем, диссертации 4*2. Ч страниц, включая ;%j страниц основного текста и ^ ;г рисунков.
Основные положении. на защиту:
1. Эквивалентные схемы малогабаритных механических
резонансных систем, адаптированные к математическому
аппарату расчета полиномиальных схем фильтров по рабочим
параметрам.
-
Характеристики передачи гантельных резонаторов, позволяющих существенно сократить габариты резонансных систем. .
-
Методы согласования механических сопротивлений с электрическими нагрузками с помощью магнитострикционных или пьезоэлектрических преобразователен при учете потерь в их элементах.
4. Метод расчета точности характеристик
электромеханических устройств при условии, что параметры
настройки механических резонаторов и коэффициентов связи
между ними, находятся в пределах поля допусков.
