2. Электрические фильтры

Электрический фильтр – это ЧП, имеющий резко выраженную избирательную способность для отдельных частот или полос частот.

Полоса частот, в которой затухание мало или отсутствует, называется полосой пропускания или зоной прозрачности. Полоса частот с большим или бесконечно большим затуханием сигнала называется полосой задержания или зоной затухания. Зона прозрачности и зона затухания разделяются частотой среза ()

Пассивные электрические фильтры подразделяются:

1. По спектру пропускаемых частот на:

1. Фильтры нижних частот (ФНЧ);

2. Фильтры высоких частот (ФВЧ);

3. Полосовые фильтры (ПФ);

4. Заграждающие или режекторные фильтры (ЗФ или РФ),

2. По структуре на симметричные:

2.1) Т – образные;

2.2) П – образные;

2.3.) Мостовые фильтры,

3. По структуре на несимметричные:

1. Г – образные,

3.2 Однозвенные и многозвенные,

4. По характеристикам;

4.1) Простые фильтры типа «»;

4.2) Производные фильтры типа «m»,

5. В зависимости от элементов схемы фильтра на:

5.1) Реактивные L – C фильтры;

5.2) Резистивные R – C фильтры и др.

Мостовые фильтры содержат большее число элементов, в силу чего имеют большую массу и габариты и в силовых схемах применяются реже.

Наименьшее число элементов, из которых может состоять фильтр равно двум – Г – образный фильтр. «Т» и «П» – образные фильтры могут рассматриваться как комбинация «Г» – образных фильтров [8, 9].

а)

б)

Рис.1.32 Представление Т (а) и П (б) фильтров в виде Г – образных звеньев

Где сопротивления со стороны параллельной и последовательной ветви.

Параметры последовательного и параллельного звеньев «Т» и «П» – образных фильтров подобраны таким образом, чтобы их меры передачи были бы численно равны удвоенному значению меры передачиу Г – образного фильтра.

В этом случае обобщенный коэффициент А для «Т» и «П» - образных фильтров как ЧП можно найти как [8, 9]:

(1.39)

Уравнение (1.39) является основным уравнением связи собственных (), обобщенных (A, B, C, D) и характеристических () параметров фильтров как ЧП.

Характеристические сопротивления для «Т» и «П» – образных схем фильтров как ЧП имеют вид [8, 9]:

(1.40)

Для определения границ зоны прозрачности и зоны затухания фильтров используют основное уравнение связи (1.39), которое с учетом может быть преобразовано к виду:

(1.41)

где – коэффициент затухания;– коэффициент фазы.

Так как ЧП обладает свойствами фильтра только в том случае, когда сопротивления имеют разные знаки или разный характер (т.е. L и C):

(1.42)

то для упрощения рассуждений необходимо исключить из правой части уравнения (1.41) единицу:

(1.43)

Тогда уравнение связи параметров преобразуется к виду:

(1.44)

Из (1.44) получаются два условия определяющие зону прозрачности:

2)

Здесь первое условие гласит, что реактивные сопротивления последовательного и параллельногозвеньев фильтра должны иметь разные знаки (характер). Если одно из указанных условий нарушается, то это значит, что рассматриваемый диапазон частот принадлежит зоне затухания.