Классификация фильтров электрических сигналов

1) В зависимости от характера входного сигнала фильтры делятся:

- на аналоговые,

- цифровые.

2) В зависимости от наличия в схеме активных элементов:

- пассивные,

- активные.

3) В зависимости от элементов, составляющих фильтр:

- LC,

- RC,

- RL-типа,

- АRC-типа (активные RC-фильтры).

4) По характеру математического выражения аппроксимирующего АЧХ фильтра:

- фильтры Бесселя,

- фильтры Баттерворта,

- фильтры Золотарева,

- фильтры Чебышева и др.

5) По расположению полосы пропускания на оси частот фильтры делятся:

- на фильтры низких частот (ФНЧ). Их АЧХ коэффициента передачи приведена на рис. 8.3, а. АЧХ идеального фильтра имеет прямоугольный характер, а у реального нет четкой границы между полосой пропускания и полосой заграждения.

- Фильтры высоких частот (ФВЧ). Их АЧХ коэффициента передачи приведена на рис. 8.3, б:

K_u

K_u

K_u

K_u

1

1

1

1

0

0

0

0

ПП

ПП

ПЗ

ПП

ПП1

ПП2

ПЗ1

ПЗ2

ПЗ









_гр

_гр

_н.гр

_в.гр

₀

_н.гр

_в.гр

₀

а б в г Рис. 8.3

- Полосно-пропускающие фильтры (ППФ). Их АЧХ коэффициента передачи приведена на рис. 8.3, в, где ω₀ – средняя частота полосы пропускания; ω_в.гр, ω_н.гр – соответственно верхняя и нижняя граничные частоты полосы пропускания. Если ω₀/(ω_в.гр–ω_н.гр) >> 1, то фильтры называют избирательными, такие фильтры пропускают сигналы в узком диапазоне частот.

- Полосно-заграждающие фильтры (ПЗФ). Их АЧХ коэффициента передачи приведена на рис. 8.3, в, где ω₀ – средняя частота полосы задержания; ω_в.гр, ω_н.гр – соответственно верхняя и нижняя граничные частоты полосы задержания. Если ω₀/(ω_в.гр – ω_н.гр) >>1, то фильтры называют режекторными, они подавляют сигнал в узком диапазоне частот.

Вопрос 69

Электромагнитные волны распространяются с конечной скоростью. Это придает процессам, происходящим в электрических цепях, волновой характер, т.е. токи и напряжения в электрической цепи оказываются зависящими не только от времени t, но и от координаты сечения цепи x, т.е. U(x,t); i(x,t).

Если >>L, то участки цепи, состоят из элементов, обладающих только одним свойством и называются цепями с сосредоточенными параметрами, где  = сТ = с/f – длина электромагнитной волны. Это расстояние между двумя точками, фазы колебаний в которых отличаются на 2π. Здесь с – скорость распространения волны; Т – период; f – частота; l – геометрический размер цепи. Все магнитные поля сосредоточены в катушках (L), все электрические поля – в конденсаторах (C), а потери – в резисторах (R).

Если <l, то в цепи невозможно выделить участок, обладающий одним свойством. Каждый участок цепи обладает одновременно свойствами R, L, C-элементов, т.е. параметры элементов как бы распределены по всему участку цепи. Такие цепи называют цепями с распределенными параметрами.

На частоте f = 1 кГц цепь длины l = 30÷40 км является цепью с распределенными параметрами. А на частоте f = 1 ГГц цепь длиной l = 2÷3 мм также является цепью с распределенными параметрами.

Примерами цепей с распределенными параметрами являются:

- воздушно-двухпроводная линия;

- электрический кабель;

- коаксиальный кабель;

- полосковая линия, прямоугольный или круглый волновод и т.д.

Цепи с распределенными параметрами часто называют длинными линиями.