8. Фільтри

8.1. Загальні відомості про електричні фільтри

Електричним фільтром називають чотириполюсник, через який електричні коливання одних частот проходять з малим загасанням, а інших частот — з великим загасанням. Діапазон частот, у межах якого загасання не перевищує деякої установленої величини, називають смугою пропущення, а діапазон

а) б) в) г)

Рис. 8.1. Смуги пропущення фільтрів: а) фільтри низьких частот (ФНЧ); б) фільтри високих частот (ФВЧ); в)смугові фільтри; г) загороджувальні фільтри

частот, де загасання не менше деякої заданої величини, називають смугою затримування.

У залежності від розташування смуг пропущення і затримування електричні фільтри розділяють на фільтри нижніх частот (ФНЧ), фільтри верхніх частот (ФВЧ), смугові фільтри (СФ) і фільтри, що загороджують, (ЗФ). Амплітудно-частотні характеристики ідеальних фільтрів перерахованих типів приведені на рис. 8.1.

Електричні фільтри знаходять широке застосування в електротехнічних і радіотехнічних пристроях для поділу електричних коливань по частоті, тобто для частотної селекції сигналів. Частотний поділ каналів зв'язку за допомогою електричних фільтрів, що складаються з індуктивних котушок і конденсаторів, уперше здійснене в 1880 р. для одночасної передачі телефонних і телеграфних сигналів по одному проводі (росіянин, військовий зв'язківець капітан Г. Г. Ігнатьев.).

В даний час у практиці проектування електричних фільтрів знаходять застосування різноманітні методи їхнього розрахунку, основними з яких є методи розрахунку по характеристичних або робочих параметрах.

Раніше інших були розроблені теорія і методи розрахунку електричних фільтрів по характеристичних параметрах, що знаходять застосування і в даний час. Електричні фільтри, спроектовані по цьому методу, являють собою каскадне погоджене включення реактивних Г-, Т- і П-образних, або бруківок чотириполюсників (рис 8.2).

Фільтри, що складаються з Г-, Т- і П-образних ланок, називають сходовими або ланцюговими, а фільтри, що складаються з мостових чотириполюсників, називають бруківками. Тому що при каскадному погодженому включенні чотириполюсників їхні характеристичні загасання і фази складаються, тому виявляється достатнім більш докладно розглянути тільки окремі типові ланки фільтрів. Надалі обмежимося розглядом характеристичних параметрів Т и П-образних ланок.

Рис.8.2.Типи фільтрів

Необхідність розробки методик розрахунку фільтрів по робочих параметрах обумовлена тим, що їхнім навантаженням, як правило, є заданий постійний активний опір, при якому практично неможливо забезпечити погоджений режим у заданих смугах пропущення. При цьому розрахунок фільтрів значно ускладнюється.

В останні роки при проектуванні електричних фільтрів почали широко застосовувати загальну теорію синтезу електричних ланцюгів. В сучасній електронній техниці все більше використовуються активні фільтри.