Електричний фільтр (електріч. пристрій)
 
а б в г д е ж з и й к л м н о п р с т у ф х ц ч ш щ ъ ы ь э ю я
 

Електричний фільтр (електріч. пристрій)

Електричний фільтр, електричний пристрій, в якому з спектру поданих на його вхід електричних коливань виділяються (пропускаються на вихід) складові, розташовані в заданої області частот, і не пропускаються всі останні складові. Е. ф. використовуються в системах багатоканальному зв'язку, радіопристроях, пристроях автоматики, телемеханіки, радіовимірювальної техніки і т. д. — скрізь, де передаються електричні сигнали за наявності інших (що заважають) сигналів і шумів, що відрізняються від перших по частотному складу; вони застосовуються також в випрямлячах струму для згладжування пульсацій випрямленого струму. Область частот, в якій лежать складові, Е, що пропускаються (затримувані). ф., називають смугою пропускання (смугою затримання). Властивості Е, що фільтрують. ф. кількісно визначаються відносною велічиной загасання, що вноситься ним, в складові спектру електричних коливань: чим більше відмінність загасань в смузі затримання і смузі пропускання, тим сильніше виражені його властивості, що фільтрують. По вигляду кривій залежності загасання від частоти (по взаємному розташуванню смуг пропускання і затримання) розрізняють Е. ф.: нижніх частот (ФНЧ) проникні коливання з частотами не вище деякою граничною f в і затримуючих коливаннях з частотами вище f в , верхніх частот (ФВЧ), в яких, навпаки, пропускаються коливання з частотами вище за деяку f н і пригнічуються коливання нижче цього кордону; смугово-проникні (ППФ), або смугові, виділяючі коливання лише в кінцевому інтервалі частот від f в до f н , що смуговий-затримують (ПЗФ), інакше режекторні фільтри, зворотні ППФ по своїх частотних характеристиках.

загрузка...

  Конструкція Е. ф., технологія їх виготовлення, а також принцип дії визначаються перш за все робочим діапазоном частот і необхідним виглядом частотної характеристики. У діапазоні від одиниць кгц до десятків Мгц (в окремих випадках — до одиниць Ггц ) набули поширення LC -фільтри ( мал. 1 , а, би, г) , дискретні елементи, що містять, — котушки індуктивності і електричні конденсатори; у діапазоні від доль гц до сотень кгц найчастіше використовують пасивні або активні RC -фільтри ( мал. 1 , би), виконані на основі резисторів і конденсаторів (активний, крім того, містить підсилювач електричних коливань ) . Дія LC- і RC -фільтров засноване на використанні залежності опори реактивного (ємкісного і індуктивного) від частоти змінного струму. Для фільтрації сигналів, частота яких складає долі гц, служать електротеплові фільтри (ЕТФ), що конструктивно є стрижнем з джерелом тепла і термоелектричним перетворювачем; введення в ЕТФ підсилювачів з зворотним зв'язком дозволяє реалізувати електротеплові ФВЧ і ППФ. Відомі також електромеханічні фільтри, виконані на основі дискових, циліндрових, пластинчастих, гантельних і камертонних резонаторів . У таких Е ф використовується явище механічного резонансу; застосовуються в діапазоні від декількох кгц до 1 Мгц . Високими властивостями, що фільтрують, володіють п'єзоелектричні ППФ і ПЗФ, матеріалом для виготовлення яких служить п'єзокварц або п'єзоелектрична кераміка (див. також П'єзоелектрика ). Такі, наприклад пьезокварцевиє фільтри на дискретних елементах — кварцевих резонаторах у поєднанні з котушками індуктивності і конденсаторами; монолітні багаторезонаторні пьезокварцевиє фільтри. Зв'язок між резонаторами в останніх здійснюється за допомогою акустичних хвиль — об'ємних (для фільтрів, вживаних в діапазоні частот від декількох Мгц до десятків Мгц ) або поверхневих (у діапазоні від декількох Мгц до 1—2 Ггц ) . Особливу групу Е. ф. складають цифрові фільтри ( мал. 2 ), що часто виконуються на інтегральних схемах. В надвисоких частот техніку Е. ф. реалізують на основі відрізань ліній передачі ( коаксіальних кабелів, полоськових ліній, металевих радіохвилеводів і ін.), що є по суті розподіленими коливальними системами . В діапазоні 100 Мгц — 10 Ггц застосовують гребінчасті, шпилькові, зустрічно-стрижньові, ступінчасті і ін. Е. ф. з полоськових резонаторів ( мал. 3 ). У діапазоні від декількох Ггц до декількох десятків Ггц поширені хвилеводні Е. ф., що є хвилеводною секцією з підвищеною критичною частотою (хвилеводний ФВЧ) або секцію, що містить резонансні діафрагми або об'ємні резонатори (хвилеводний ППФ).

  Літ.: Белецкий А. Ф., Теоретичні основи електропровідного зв'язку, ч. 3, М., 1959; його ж. Основи теорії лінійних електричних ланцюгів, М., 1967; Знаменський А. Е., Теплюк І. Н., Активні rc-фільтрі, М., 1970; Алексєєв Л. Ст, Знаменський А. Е., Лоткова Е. Д., Електричні фільтри метрового і дециметрового діапазонів, М., 1976,

  А. Е. Знаменський.

Мал. 3. Електричні фільтри — гребінчастий (а) і шпильковий (б): ШР — штепсельний роз'єм; Р — резонатори; ПК — подстроєчниє конденсатори; До — корпус (із знятою кришкою).

Мал. 2. Структурна схема і тимчасові діаграми цифрового фільтру: УД — пристрій дискретизації, що перетворює аналоговий сигнал x(t) в послідовність імпульсів (гратчасту функцію) x*(t) ; АЦП — аналогово-цифровий перетворювач, за допомогою якого миттєві значення аналогового сигналу замінюються найближчими дискретними рівнями Х(n × Т) , де n = 0, 1, 2..., T — період дотримання імпульсів; ВУ — обчислювальний пристрій, що перетворює послідовність чисел (рівнів) Х(nТ) у вихідну функцію Y(nТ) ; ЦАП — цифро-аналоговий перетворювач, в якому Y(nt) перетвориться у вихідний аналоговий сигнал в(t) .

Мал. 1. Принципові схеми деяких електричних фільтрів на котушках індуктивності, конденсаторах і резисторах — нижніх частот (а), верхніх частот (б), смугово-проникного (в), смугово-затримуючого (г) і їх частотні характеристики (відповідно д, е, же, з): L1, L2..., Ln — котушки індуктивності; C1, С2,...,Сп — конденсатори; R1, R2, Rn — резистори; f — частота; fн, fв — граничні частоти.