Фильтры. Помехоподавляющие фильтры представляют собой элементы для обеспечения затухания поступающей по проводам помехи

Помехоподавляющие фильтры представляют собой элементы для обеспечения затухания поступающей по проводам помехи. Целесообразное их применение предполагает, что спектральные составляющие полезного сигнала и помехи достаточно отличаются друг от друга. Это позволяет при соответствующих параметрах фильтра обеспечить селективное демпфирование помехи при отсутствии заметного искажения полезного сигнала. При этом эффект демпфирования достигается делением напряжения. Поясним это на простейшем примере.

а) б)

Рисунок 3.1 – Цепь без фильтра (а) и с фильтром F (б)

Если в низкочастотный контур полезного сигнала (полезный сигнал U, I рисунке 3.1, а) поступает высокочастотное напряжение помехи U_t, то на полном сопротивлении приемника Z_s появляется составляющая напряжения помехи

. (3.1)

Введение зависящего то частоты продольного полного сопротивления Z_F (ωL) (рисунке 3.1, б), представляющего для низкочастотного тока I очень малое сопротивление, а для высокочастотного тока I_t очень большое сопротивление, обеспечивает ослабление помехи, а составляющая напряжения помехи снижается до уровня

. (3.2)

Достигаемый эффект затухания можно характеризовать коэффициентом затухания - отношением падений напряжений на Z_S при наличии Z_F и без него:

. (3.3)

Коэффициент затухания приводится, как правило, в виде логарифма отношения напряжений и выражается в децибелах:

. (3.4)

Согласно выражению (3.3) эффект затухания зависит не только от сопротивления Z_F но и от полных сопротивлений Z_Q и Z_S.

В общем случае, фильтр F любой структуры представляет собой четырехполюсник, объединяющий источник помехи и приемник. Для расчета фильтров используют известные соотношения для четырехполюсника:

, (3.5)

, (3.6)

где A ₁₁, A ₁₂, A ₂₁, A ₂₂ – коэффициенты четырехполюсника. Их конкретные значения для простейших структур фильтров приведены ниже.

Таблица 3.1

Параметры четырехполюсников простейших схем фильтров

Схема	Коэффициент
A11	A12	A21	A22
		Z1
			1/Z0
	1+Z1/Z0	Z1	1/Z0
		Z2	1/Z0	1+Z2/Z0
	1+Z1/Z0	Z1+(Z1Z2/Z0)	1/Z0	1+Z2/Z0
	1+Z0\Z2	Z0	1/Z1+1/Z2+Z0/Z1Z2	1+Z0/Z1

Рисунок 3.2 – Токовый контур с фильтром

Для схемы представленной на рисунка 3.2 можно записать:

, (3.7)

. (3.8)

Поэтому коэффициент затухания в фильтре любой структуры в соответствии с

(3.1) – (3.8) можно выразить следующим образом:

. (3.9)

Отсюда следует, что коэффициент затухания зависит, с одной стороны от параметров фильтра A ₁₁, A ₁₂, A ₂₁, A ₂₂, а с другой стороны от полных сопротивлений источника и приемника помех. Коэффициент затухания в зависимости от конкретных условий может иметь сильно различающиеся значения для одного и того же фильтра. Поэтому практически невозможно задать общую характеристику фильтра независимо от конкретных условий и приводимые в справочниках значения коэффициента затухания фильтров относится всегда к особому случаю системного согласования Z_Q = Z_S и к средним значениям Z_Q и Z_S, например, 50, 60, 150 или 600 Ом.

Если значения Z_Q и Z_S известны приблизительно, то выбор подходящей фильтровой структуры может производиться по следующим рекомендациям (таблица 3.2).

Таблица 3.2

Рекомендации по выбору структуры фильтра

Сопротивление источника	Схема	Сопротивление приемника
Мало		Мало
Велико		Велико
Мало		Велико
Велико		Мало

Продолжение таблицы 3.2

Сопротивление источника	Схема	Сопротивление приемника
Мало, неизвестно		Мало, неизвестно
Велико, неизвестно		Велико, неизвестно

Дата добавления: 2014-01-05