Загальні уявлення про індуктивні фільтри (стр. 1 из 2)
Лекція
Загальні уявлення про індуктивні фільтри
Зміст
Вступ
1. Фільтри верхніх частот (ФВЧ)
2. Смугові фільтри та інші типи індукційних фільтрів
3. Вплив навантаження на характеристики фільтрів
Висновок
Вступ
В даній лекції будуть розглянуті фізичні процеси у фільтрах верхніх частот, смугових, загороджувальних, режекторних. Ці фільтри як і фільтри нижніх частот широко використовуються в апаратурі радіозв’язку, радіорелейному зв’язку, а особливо в системах передачі з частотним розділом каналів.
Учбово-виховні цілі: Вивчити принципи побудови фільтрів верхніх частот, смугових та режекторних фільтрів, області їх використання; Виховати високу культуру інженера-зв’язківця.
Учбово-матеріальне забезпечення: Принципіальні схеми апаратури, її функціональні вузли з ФВЧ та СФ\П-303\, Діапроектор, діапозитиви.
Виявляється, що використовуючи так званий метод перетворення частоти, можна при розрахунках фільтрів верхніх частот та інших фільтрів використати всі методи, формули, малограми та таблиці, одержані для фільтрів нижніх частот.
У вступі акцентувати увагу курсантів на важливість теми вивчення, використовуючи схеми та блоки реальної апаратури зв’язку. Показати широке застосування різних видів фільтрів.
У першому питанні коротко викласти суть методу частотної змінної та на його основі дати алгоритм одержання фільтрів верхніх частот з фільтрів нижніх частот.
У другому питанні теж, використовуючи метод частотної змінної, показати принцип одержання смугових фільтрів, загороджувальних, режекторних фільтрів з ФНЧ прототипів.
У третьому питанні показати, як змінюються параметри та характеристики фільтрів при підключення до них навантаження та зміни її другої величини.
В заключній частині узагальнити матеріал і ще раз акцентувати увагу на вузлових моментах теми.
1. Фільтри верхніх частот (фвч)
При розгляданні принципів побудови фільтрів верхніх частот почнемо з розгляду сутності методу перетворення частотної змінної.
Практично всі фільтри верхніх частот можна одержати з фільтрів нижніх частот, якщо в останніх кожну індуктивність замінити ємністю, а кожну ємність – індуктивністю. (мал.1)
мал. 1 а ). б ). в ).
Затухання ФНЧ виражається співвідношенням
дб., тобто є парною функцією частоти 
, з цього слідує – крива затухання буде симетрична відносно осі ординат (мал. 2)
мал. 2
Ліва частина цього графіку відповідає взаємному розміщенню смуги затримки та смуги пропускання для фільтрів верхніх частот. (мал. 3)
мал. 3
Підберемо таку функцію, яка б перетворила від’ємну піввісь
(мал.2) в додатну (мал. 3) піввісь.При цьому точці
(мал. 2) повинна відповідати точка “0” (мал. 3) 
"-1" " 
" 
"0" " 
"Очевидно, що такою функцією буде така:
(1)Таким чином, всі вирази, одержані раніш для фільтрів нижніх частот, будуть вірні і для фільтрів верхніх частот, якщо в цих виразах
визначатиметься із співвідношення (1). Нормуванні по частоті дозволяє при розрахунках фільтрів верхніх частот з характеристиками Баттерворта, Чебишева, Золотарьова або з довільним розміщенням сплесків затухання повністю використовувати всі методи, формули, номограми та таблиці, одержані для фільтрів верхніх частот. В якості прикладу на (мал. 4) наведені схеми та характеристики деяких фільтрів верхніх частот з рівнохвильовими характеристиками затухання, а на (мал. 5) схема фільтра к -2,0 апаратури П-303 та графік частотної залежності робочого затухання цього фільтру.
мал. 4
мал. 5
2. Смугові фільтри та інші типи індукційних фільтрів
Смуговий фільтр може бути утворений з фільтру нижніх частот, якщо в останньому кожну індуктивність замінити послідовним коливальним контуром без втрат, а кожну ємність – паралельним, при чому резонансні частоти всіх контурів взяти однаковими (мал. 6)
ФНЧСФ
мал.6
Тоді до частоти резонансу характер опору віток, одержаного фільтра, буде таким самим як і у фільтра верхніх частот, а після частоти резонансу – таким самим як у фільтра нижніх частот. Фільтр же в цілому буде смуговим фільтром, при ому частота резонансних контурів буде очевидно знаходитись у смузі пропускання фільтру.
Підберемо таку функцію яка б перетворила вісь частот
( 
) (мал. 2) у піввісь 
( 
) (мал. 7)
мал. 7
При цьому:
Точці "-
" (мал. 2) повинна відповідати точка "0" (мал. 7). 
"-1" " 
""0" "
""1" "
""
" " "Таке перетворення може зробити функція:
(2)Таким чином, всі вирази, одержані раніш для фільтрів нижніх частот, залишаються справедливими і для розглядуваних смугових фільтрів, якщо в цих виразах
визначати з відношення (2).Важливо відмітити, що частотні характеристики розглянутих фільтрів володіють однією характерною особливістю, яка обумовлена тим, що функція (2) приймає рівні по абсолютній величині і обернені за знаком значення для будь-якої пари частот
та 
зв’язаних співвідношенням 
, тобто для будь-якої пари частот, розміщених симетрично відносно осі части 
, яка в свою чергу являється середньою геометричною частотою смуги пропускання фільтра.Отже затухання фільтра при частотах
та 
буде однаковим, тобто характеристика затухання будь-якого речового фільтра, одержаного з допомогою перетворення (2) завжди буде геометрично симетрична відносно частоти 
відповідає графічна ілюстрація на (мал. 7)Тому подібні фігури одержали назви фільтрів з симетричними (геометричними) характеристиками загасання.
Практичне використання фільтрів, розглянутих вище, обмежено лише тими випадками, коли вимоги до характеристики затухання фільтра по обидві сторони від його смуги пропускання близькі до симетричних. В іншому випадку в деяких частотних областях буде мати місце невиправданий великий запас затухання, що говорить про існування більш економічного рішення по числу елементів. У відповідності з цим в загальному випадку смуговий фільтр може мати різне число сплесків зліва і справа від йог смуги пропускання, різну крутизну характеристики затухання при
та при 
, що різко відрізняються по широті смуги переходу, коротшу характеристику затухання, яка суттєво відрізняється від симетричної.Одна й та сама передаточна функція смугового фільтру може бути реалізована тим більшим числом, зовнішньо розрізняючих ступінчатих реактивних чотирьохполюсників, чим вище порядок функції. Частіше інших знаходять застосування фільтри, схеми яких подібні до схем фільтрів з симетричними характеристиками, схеми у вигляді каскадного з’єднання фільтра нижніх і верхніх частот. Крім ФНЧ, ФВЧ, СФ в техніці часто використовуються режекторні або, як їх іще називають, загороджувальні фільтри.