Original title: Aktivní kmitočtové filtry pro vyšší frekvence
Translated title: Active Frequency Filters for Higher Frequencies
Authors: Fröhlich, Lubomír ; Dostál, Tomáš (referee) ; Biolek, Dalibor (referee) ; Sedláček, Jiří (advisor)
Document type: Doctoral theses
Year: 2014
Language: cze
Publisher: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií
Abstract: [cze] [eng]
Práce pojednává o syntéze a optimalizaci kmitočtových analogových filtrů s moderními aktivními prvky užitých pro vyšší frekvence. Práce je rozdělena do tří částí, první část se zabývá problematikou týkající se kombinované ARC struktury Leap-Frog. Tato metoda není vzhledem k složitému návrhu řádně popsána a využívána v praktické rovině, přestože vykazuje např. nízké citlivosti. Pro rozšíření této metody byla nejprve provedena kompletní analýza jednotlivých typů filtrů pro zakončení typu a T a následné poznatky byly využity při implementaci této metody do programu NAF. V závěru byly zrealizovány vzorky reálných filtrů pro ověření funkčnosti a správného návrhu. Dalším velice zajímavým tématem v oblasti filtrů je využití vázaných pásmových propustí pro malé šířky pásma, kde je především nutné řešit problematiku týkající se poměru hodnot stavebních prvků, ale také ceny, kvality, rozměru cívek, citlivostí, činitelů jakosti, koeficientů atd. Proto se v praxi velice často nahrazuje cívka v obvodech RLC jinými ekvivalentními ztrátovými nebo bezeztrátovými bloky, které vytvářejí strukturu filtrů ARC. Zde byl především popsán návrh a možnost využití ztrátových uzemněných prvků jako jsou syntetické induktory a kmitočtově závislé negativní rezistory. Součásti návrhu jsou jednotlivé počítačové citlivostní analýzy, vymezení pásma použitelnosti a porovnání vlastností jednotlivých ztrátových uzemněných bloků. Kromě toho byl vytvořen pro tyto prvky program, který slouží k rychlému návrhu a zobrazení modulových a fázových kmitočtových charakteristik. Třetí část se zabývá využitím laditelných univerzálních filtrů obsahující tři či více operačních zesilovačů, čímž je zajištěna jejich univerzálnost a možnost vytvářet různé druhy přenosových charakteristik. V praxi jsou nejvíce využívány dva typy univerzálních filtrů, a to Akerberg - Mossberg a Kerwin - Huelsman - Newcomb, ke kterým bylo vztaženo porovnávání dalších méně známých univerzálních filtrů. V závěru byla ukázána možnost digitálního ladění univerzálního filtru pomocí digitálních potenciometrů pro filtr 10. řádu a kmitočet okolo 1 MHz. This thesis deals with the synthesis and optimization of frequency analogue filters with modern active elements usable for higher frequencies. The thesis is divided into three parts, the first part deals with the problematic concerning Leap-Frog combined ARC structure. Due to a difficult design, this method is not described in a detail and used in practice, although it shows e.g. low sensitivity. Firstly, a complete analysis of individual filters was made (for and T endings) and consequently these findings were used during implementation of this method to NAF program. Finally, samples of real filters were realized (for verification of functioning and correct design). Another very interesting topic concerning filters is usage of coupled band-pass for small bandwidth, where it is necessary to solve the problems concerning ratio of building elements values, but also price, quality, size of coils, sensitivity, Q factors, coefficients etc. That is why in practice a coil is very often substituted with other equivalent lossy and lossless blocks which create ARC filters structure. The design and the possibility of usage of lossy grounded elements were described here (such as synthetic inductors, frequency dependent negative resistor). Some parts of the design are individual computer sensitivity analysis, setting of usage and quality comparison of individual lossy grounded blocks. Besides, a program for these elements was created, it is useful for a quick design and depiction of transfer characteristics. The third part deals with the usage of tuning universal filters consisting three or more operational amplifiers, which secures its universality and possibility to create different kinds of transfer characteristic. In practice, Akerberg - Mossberg and Kerwin - Huelsman - Newcomb are the most used types of filters. These were also compared with less common universal filters. In the end, the possibility of digital tuning of universal filter with the help of digital potentiometers for filters of 10th order and frequency around 1 MHz was shown.
Keywords: Akerberg - Mossberg; ARC filter; band-pass filter; band-reject filter; circuit structure; coupled filters; digital tuning; frequency dependent negative resistor; high-pass filter; impedance inverter; Kerwin - Huelsman - Newcomb; Leap-Frog method; low-pass filter; operation amplifier.; optimization; RLC filter; signal flow graph; synthesis; synthetic inductor; type of ending and T; universal filter; Akerberg - Mossberg; ARC filtr; digitální řízení; dolní propust; graf signálových toků; horní propust; impedanční konvertor; Kerwin - Huelsman - Newcomb; kmitočtově závislý negativní rezistor; Metoda Leap-Frog; obvodové struktury; operační zesilovač.; optimalizace; pásmová propust; pásmová zádrž; RLC filtr; syntetický induktor; syntéza; univerzální filtr; vázané filtry; zakončení typu a T

Institution: Brno University of Technology (web)
Document availability information: Fulltext is available in the Brno University of Technology Digital Library.
Original record: http://hdl.handle.net/11012/35593

Permalink: http://www.nusl.cz/ntk/nusl-233616


The record appears in these collections:
Universities and colleges > Public universities > Brno University of Technology
Academic theses (ETDs) > Doctoral theses