КАФЕДРА ІРП
стоянного тока) до
f1
и от
f4
до бесконечности. На этих
частотны х пром ежутках затухание ф ильтра составляет
не менее величины
A m in
(м иним ального затухания в
полосе задерживания). Ч астотны е интервалы от
f1
до
f2
и от
f3
до
f4
составляю т так назы ваем ую пром еж у-
точную или переходную полосу.
Э лектрический ф ильтр, характеристика ослабления
(затухания) которого приведена на
рис. 2,
назы ваю т по-
лосовы м (ПФ) или полоснопропускаю щ им . Его полоса
пропускания ограничена снизу и сверху. Такой ф ильтр
вы деляет из всей полосы частот участок, ограниченны й
его полосой пропускания, и подавляет более вы сокие и
более низкие частотны е составляю щ ие. О братную ф ун-
кцию несут режекторны е (РФ) или полоснозаграж даю -
щие ф ильтры, которые также часто назы ваю т “ф ильтр-
пробками". Х арактеристика ослабления такого ф ильт-
ра представлена на
рис. 3.
Здесь, наоборот, в некото-
рой полосе от
f2
до
f3
затухание велико, а на более низ-
ких и более вы соких частотах оно мало, т.е. ф ильтр бу-
дет эф ф ективно пропускать все частоты , кроме поло-
сы, лежащ ей в пределах от
И
до
f4
, и не пропускать
(заграждать) частоты, лежащ ие в пределах от
f2
до
f3.
Однако, наибольш ее распространение на практике
получили ф ильтры нижних частот (ФНЧ) и верхних ча с-
тот (ФВЧ). Х арактеристика ослабления ФНЧ приведена
на
рис. 4.
Здесь полоса пропускания леж ит в пределах
от нуля (постоянного тока) до частоты
f1,
являю щ ейся
границей полосы пропускания и часто такж е назы вае-
мой частотой среза. Частота
f2
является границей по-
лосы задерживания. О братны ми свойствам и обладает
ФВЧ, характеристика ослабления которого имеет вид,
приведенны й на
рис. 5.
Здесь полоса пропускания
лежит в пределах от частоты
f2
до бесконечности, а
полоса задерж ивания от нуля (постоянного тока) до
частоты
Н .
А нализируя
рис. 2.
..5,
нетрудно сделать
вывод о том, что полоснопропускаю щ ие и полосно-
заграждаю щ ие фильтры могут быть получены путем
сочетания более просты х Ф НЧ и ФВЧ, что часто и
делается на практике.
Х арактеристики затухания ф ильтров, приведен-
ные на
рис. 2.
..5,
принято назы вать м аксим ально-
плоскими, поскольку кривы е затухания в пределах
полос пропускания и задерж ивания содерж ат мак-
симум один (у ПФ и РФ) экстрем ум (максим ум или
минимум), а на остальны х участках монотонно воз-
растаю т либо убывают. Такие кривые м атем атичес-
ки описы ваю тся полиномами Батерворта. П оэтому
та ки е ф ильтры в л и те р а тур е пр ин я то н азы вать
ф ильтрами Батерворта, либо ф ильтрами с м аксим аль-
но плоской характеристикой. О сновны м недостатком та-
ких ф ильтров является невы сокая крутизна нарастания
характеристики затухания и, следовательно, достаточ-
но ш ирокая переходная полоса (пром еж уток между по-
лосой пропускания и полосой задерж ивания). Лучш ими
в этом смы сле свойствам и обладаю т ф ильтры Чебы ш е-
ва (названы также по автору полинома). В качестве при-
мера на
рис. 6
приведена характеристика ослабления
ФНЧ Чебы ш ева. Как видно из рисунка, в полосе про-
пускания характеристика ослабления носит так назы -
ваемый равноколебательны й характер. Величину а
тах
в этом случае принято назы вать м аксим альной нерав-
ном ерностью характеристики затухания или ам плитуд-
но-частотной характеристики (АЧХ) в полосе пропуска-
ния. Число колебаний (всплесков) характеристики за-
висит от количества элем ентов ф ильтра, т.е. его поряд-
ка
(см. ниже).
Эти фильтры также назы ваю т фильтрами
с равноколебательной характеристикой в полосе про-
пускания. Наконец, сам ы ми лучш ими частотны м и свой-
ствами обладаю т ф ильтры, которые чащ е всего назы -
вают ф ильтрами Кауэра. Также они встречаются под на-
званиям и ф ильтров Золотарева (по автору их матема-
тической модели), либо эллиптических ф ильтров. Кри-
вая ослабления таких ф ильтров экстрем альна не толь-
ко в полосе пропускания, но и в полосе задерживания,
а ш ирина переходной полосы у них минимальна. В ка-
честве примера характеристика затухания ФНЧ Кауэра
показана на
рис. 7.
П оскольку все рассмотренны е выше
характеристики ослабления ф ильтров матем атически
описы ваю тся полиномами (Батерворта, Чебыш ева и Зо-
лотарева соответственно), часто их также на-
зы ваю т полином инальны м и. Расчет элем ен-
тов таких ф ильтров под заданны е рабочие па-
раметры довольно сложен и заклю чается в оп-
ределении необходимого порядка полинома и
поиску его корней и полю сов. На практике
чащ е пользую тся специальны м и таблицами
норм ированны х значений, которые издаются
в виде спр авочн и ков по расчету и синтезу
ф ильтров.
П ерейдем к рассм отрению схем отехники
полином инальны х ф ильтров. Здесь подробно
следует остановиться на ф ильтрах нижних и
ф ильтрах верхних частот, так как полоснопро-
пускаю щ ие и полоснозаграждаю щ ие фильтры
являю тся ком бинацией первы х двух. С хем о-
техника ф ильтров Батерворта и Ч ебы ш ева
10/2003
предыдущая страница 14 Радиолюбитель 2003-10 читать онлайн следующая страница 16 Радиолюбитель 2003-10 читать онлайн Домой Выключить/включить текст