Syntéza moderních struktur kmitočtových filtrů
Loading...
Date
Authors
ORCID
Advisor
Referee
Mark
P
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií
Abstract
Perspektivní oblastí, kam se zaměřuje současná pozornost v oboru syntézy moderních kmitočtových struktur, je oblast kmitočtů filtrů do 10 MHz, neboť rychlý rozvoj moderních technologií umožňuje realizaci moderních struktur analogových kmitočtových filtrů i v této požadované oblasti. V souvislosti s tím je však třeba propracovat metody syntézy a optimalizace těchto struktur s ohledem na možnosti současných moderních aktivních prvků (operační zesilovače s napěťovou zpětnou vazbou s tranzitním kmitočtem řádově jednotky GHz, operační zesilovače s proudovou zpětnou vazbou, konvejory, transimpedanční operační zesilovače). V této práci byly podrobně analyzovány aktivní bloky syntetických induktorů (SI) a frekvenčně závislých negativních rezistorů (FDNR) a byly odvozeny vztahy pro jejich základní parametry. Pozornost byla zaměřena na optimalizaci základních stavebních bloků 2. řádu a jejich vlastností s moderními aktivními prvky. Byly analyzovány a optimalizovány z hlediska jejich využití v obvodech vyšších řádů. Byla provedena řada návrhů filtrů a ověřena metodika syntézy a optimalizace příčkových filtrů vyšších řádů s moderními aktivními bloky. Pozornost byla zaměřena na metody optimalizace syntézy filtrů se ztrátovými aktivními bloky realizovanými na základě RLC prototypů. V oblasti aktivních filtrů vyšších řádů byly provedeny citlivostní simulace udávající představu o citlivosti kaskádních a nekaskádních struktur ARC filtrů. Pro ověření teoretických závěrů byla realizována celá řada vzorků optimalizovaných filtrů a jejich parametry byly ověřeny měřením. V závěru práce jsou uvedeny realizace filtrů pro konkrétní požadované praktické aplikace.
Within modern frequency structures, the filter frequency region of up to 10 MHz constitutes a promising research topic that currently attracts intensive attention of specialists interested in the problem. The main reason of this fact consists in that the rapid development of modern technology allows the production of innovated structures of the analog frequency filters required in the defined band. In this context, however, it is also necessary to refine the methods applied in the synthesis and optimization of these structures; such improvement should be carried out with respect to fundamental properties and usability of today's active elements (operational amplifiers with voltage feedback whose Gain Bandwidth Product ranges within units of GHz, operational amplifiers with current feedback, conveyors, transimpedance operational amplifiers). In this thesis, active blocks of synthesis inductors (SIs) and frequency dependent negative resistors (FDNRs) are examined in detail, and the author provides novel formulas to define the basic parameters of the dual circuits. Due emphasis was placed on optimizing the basic building blocks of the second order and defining the variation of their properties caused by the addition of modern active elements. The blocks were analyzed and modified in view of their possible use in higher-order circuits. For active filters of a higher order, simulations were performed to indicate the actual sensitivity of the cascade and non-cascade ARC structures. The following phase of the research comprised mainly the designing of several filters, and this activity was further completed with the verification of the methodology for the synthesis and optimization of higher-order loss ladder filters with modern active blocks. Special attention was paid also to the methods enabling the optimization of such filters, which are invariably based on RLC prototypes. In order to verify the theoretical conclusions, the author materialized a large number of sample optimized filters and measured their parameters. The closing section of the thesis describes the use of the filters in specific applications.
Within modern frequency structures, the filter frequency region of up to 10 MHz constitutes a promising research topic that currently attracts intensive attention of specialists interested in the problem. The main reason of this fact consists in that the rapid development of modern technology allows the production of innovated structures of the analog frequency filters required in the defined band. In this context, however, it is also necessary to refine the methods applied in the synthesis and optimization of these structures; such improvement should be carried out with respect to fundamental properties and usability of today's active elements (operational amplifiers with voltage feedback whose Gain Bandwidth Product ranges within units of GHz, operational amplifiers with current feedback, conveyors, transimpedance operational amplifiers). In this thesis, active blocks of synthesis inductors (SIs) and frequency dependent negative resistors (FDNRs) are examined in detail, and the author provides novel formulas to define the basic parameters of the dual circuits. Due emphasis was placed on optimizing the basic building blocks of the second order and defining the variation of their properties caused by the addition of modern active elements. The blocks were analyzed and modified in view of their possible use in higher-order circuits. For active filters of a higher order, simulations were performed to indicate the actual sensitivity of the cascade and non-cascade ARC structures. The following phase of the research comprised mainly the designing of several filters, and this activity was further completed with the verification of the methodology for the synthesis and optimization of higher-order loss ladder filters with modern active blocks. Special attention was paid also to the methods enabling the optimization of such filters, which are invariably based on RLC prototypes. In order to verify the theoretical conclusions, the author materialized a large number of sample optimized filters and measured their parameters. The closing section of the thesis describes the use of the filters in specific applications.
Description
Keywords
Filtr, moderní struktury kmitočtových filtrů, moderní aktivní prvky, dvojný kapacitor, syntetický induktor, vázané filtry, dolní propust, horní propust, pásmová propust, ARC filtry, RLC filtry, optimalizace, Filter, modern frequency structure filter, modern active elements, frequency dependent negative resistor, synthetic inductor, band pass filter, low pass, high pass, band pass, ARC filters, RLC filters, optimization
Citation
FRIEDL, M. Syntéza moderních struktur kmitočtových filtrů [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií. 2014.
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
cs
Study field
Teoretická elektrotechnika
Comittee
prof. Ing. Jarmila Dědková, CSc. (předseda)
prof. Ing. Lubomír Brančík, CSc. - oponent (člen)
prof. Ing. Zdeněk Smékal, CSc. (člen)
prof. Ing. Karel Hájek, CSc. - oponent (člen)
prof. Ing. Tomáš Dostál, DrSc. (člen)
Ing. Bohumil Král, CSc. (člen)
doc. Ing. Miloslav Steinbauer, Ph.D. (člen)
Date of acceptance
2014-05-19
Defence
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena
Document licence
Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení