Электрическими фильтрами называются' устройства, которые пропускают токи одних частот и задерживают (подавляют) токи других. В многоканальной аппаратуре применяют фильтры нижних частот ФНЧ (рис. 73, а), верхних частот ФВЧ, полосовые ПФ (пропускающие полосу частот-г-рис. 73, в) и режекторные РФ (задерживающие полосу частот). В зависимости от назначения фильтры делятся на фильтры каналов, групповые (на группу каналов), линейные, направляющие и вспомогательные. Линейные фильтры предназначены для разделения частотных полос двух систем передачи (например, трех канальной и двенадцати канальной), работающих по одной цепи. Направляющие фильтры разделяют токи линейных частот двух различных направлений передачи. Направляющие и линейные фильтры представляют собой комплект из двух параллельно соединенных по входу (или по выходу) фильтров ФНЧ и ФВЧ. Вспомогательные фильтры выделяют контрольно-измерительные частоты несущих частот.
В зависимости от используемых элементов различают фильтры LC, пьезоэлектрические, магнитострикционные и электромеханические.
Известно, что с увеличением частоты сопротивление индуктивности увеличивается, а емкости — уменьшается. Поэтому, если в
продольные плечи четырехполюсника включить две катушки индуктивности L, а в поперечное плечо конденсатор С, то получим простейший Т-образный фильтр нижних частот. Такой фильтр пропускает с небольшим -затуханием токи с частотами от 0 до /1, кГц, так как сопротивление индуктивностей для них мало, а сопротивление конденсатора велико. Для токов с частотой выше f1, кГц, сопротивление индуктивности становится очень большим, а сопротивление емкости — снижается, поэтому фильтр пропускает их с большим затуханием. Иногда ФНЧ называют дроссельными фильтрами и на схемах обозначают буквой Д. Цифра, стоящая рядом с буквой, указывает на область пропускания фильтра в килогерцах. Например, Д-3,4 означает, что фильтр пропускает, токи с частотами от 0 до 3,4 кГц.
В продольные плечи четырехполюсника включить две емкости а в поперечное плечо — индуктивность, то получим Т-образный фильтр верхних частот. Такой фильтр пропускает с небольшим затуханием токи с частотами и вносит большое затухание для токов с частотами от 0 до fi, кГц. Иногда ФВЧ называют конденсаторными фильтрами и на схемах обозначают буквой К. Цифра, стоящая рядом с буквой, указывает на область пропускания фильтра в килогерцах. Например, К-3,4 означает, что фильтр пропускает токи с частотами от 3,4 кГц.
Иногда входы или выходы фильтров ФНЧ и ФВЧ соединяют параллельно. В этом случае их обозначают буквами ДК. Например, ДК-33 означает, что ФНЧ имеет область пропускания до 33 кГц, а ФВЧ — свыше 33 кГц.
Из электротехники известно, что при последовательном соединении емкости и индуктивности сопротивление контура на частоте сор будет минимальным. С увеличением или уменьшением этой частоты сопротивление контура резко увеличивается. При параллельном соединении емкости и индуктивности сопротивление контура на частоте сор будет максимальным. С увеличением или уменьшением этой частоты сопротивление контура резко уменьшается. Частота сор называется резонансной, поскольку в последовательном контуре на этой частоте будет резонанс напряжений (напряжение на зажимах контура минимальное), а в параллельном — резонанс токов (через контур пройдет минимальный ток).
Если в продольные плечи четырехполюсника включить последовательные резонансные контуры, а в поперечное плечо — параллельный резонансный контур, то можно получить Т-образный полосовой фильтр Пф, пропускающий токи с частотами от fi до f2l кГц, и вносящий большое затухание для токов с частотами от 0 до 10.
Если в продольные плечи четырехполюсника включить параллельные резонансные контуры, а в поперечное плечо — последовательный резонансный контур, то получим простейший Т-образный режекторный фильтр Ф, пропускающий токи с частотами
Для увеличения затухания в полосе задерживания последовательно соединяют несколько одинаковых фильтров.
Рассмотренные выше простейшие LC-фильтры имеют малую крутизну нарастания затухания, т. е. большую область перехода от малого затухания к большому, и значительную неравномерность затухания в полосе пропускания. Однако во многих случаях требуется большая крутизна нарастания затухания фильтра. С этой целью применяются более сложные фильтры: пьезоэлектрические, магнитострикционные и электромеханические. В пьезоэлектрических фильтрах используются кварцевые резонаторы, в магнитострикционных —ферритовые, а в электромеханических — металлические стержни. |