Электрический фильтр
Определение «Электрический фильтр» по БСЭ:
Электрический фильтр - электрическое устройство, в котором из Спектра поданных на его вход электрических колебаний выделяются (пропускаются на выход) составляющие, расположенные в заданной области частот, и не пропускаются все остальные составляющие. Э. ф. используются в системах многоканальной связи, радиоустройствах, устройствах автоматики, телемеханики, радиоизмерительной техники и т. д. - везде, где передаются электрические сигналы при наличии других (мешающих) сигналов и шумов, отличающихся от первых по частотному составу; они применяются также в выпрямителях тока для сглаживания пульсаций выпрямленного тока. Область частот, в которой лежат составляющие, пропускаемые (задерживаемые) Э. ф., называют полосой пропускания (полосой задерживания).
Фильтрующие свойства Э. ф. количественно определяются относительной величиной вносимого им затухания в составляющие спектра электрических колебаний: чем больше различие затуханий в полосе задерживания и полосе пропускания, тем сильнее выражены его фильтрующие свойства. По виду кривой зависимости затухания от частоты (по взаимному расположению полос пропускания и задерживания) различают Э. ф.: нижних частот (ФНЧ), пропускающие колебания с частотами не выше некоторой граничной ƒв и задерживающие колебания с частотами выше ƒв, верхних частот (ФВЧ), в которых, наоборот, пропускаются колебания с частотами выше некоторой ƒн и подавляются колебания ниже этой границы; полосно-пропускающие (ППФ), или полосовые, выделяющие колебания только в конечном интервале частот от ƒв до ƒн, полосно-задерживающие (ПЗФ), иначе режекторные фильтры, обратные ППФ по своим частотным характеристикам.
Конструкция Э. ф., технология их изготовления, а также принцип действия определяются прежде всего рабочим диапазоном частот и требуемым видом частотной характеристики. В диапазоне от единиц кгц до десятков Мгц (в отдельных случаях - до единиц Ггц) получили распространение LC-фильтры (рис. 1, а, б, г), содержащие дискретные элементы - катушки индуктивности и электрические конденсаторы; в диапазоне от долей гц до сотен кгц наиболее часто используют пассивные или активные RC-фильтры (рис. 1, б), выполненные на основе резисторов и конденсаторов (активный, кроме того, содержит Усилитель электрических колебаний).
Действие LC- и RC-фильтров основано на использовании зависимости сопротивления реактивного(ёмкостного и индуктивного) от частоты переменного тока. Для фильтрации сигналов, частота которых составляет доли гц, служат электротепловые фильтры (ЭТФ), конструктивно представляющие собой стержень с источником тепла и термоэлектрическим преобразователем; введение в ЭТФ усилителей с обратной связью позволяет реализовать электротепловые ФВЧ и ППФ. Известны также электромеханические фильтры, выполненные на основе дисковых, цилиндрических, пластинчатых, гантельных и камертонных Резонаторов. В таких Э ф используется явление механического резонанса; применяются в диапазоне от нескольких кгц до 1 Мгц. Высокими фильтрующими свойствами обладают пьезоэлектрические ППФ и ПЗФ, материалом для изготовления которых служит Пьезокварц или Пьезоэлектрическая керамика (см. также Пьезоэлектричество).
Таковы, например, пьезокварцевые фильтры на дискретных элементах - кварцевых резонаторах в сочетании с катушками индуктивности и конденсаторами; монолитные многорезонаторные пьезокварцевые фильтры. Связь между резонаторами в последних осуществляется посредством акустических волн - объёмных (для фильтров, применяемых в диапазоне частот от нескольких Мгц до десятков Мгц) либо поверхностных (в диапазоне от нескольких Мгц до 1-2 Ггц). Особую группу Э. ф. составляют цифровые фильтры (рис. 2), часто выполняемые на интегральных схемах. В сверхвысоких частот технике Э. ф. реализуют на основе отрезков линий передачи (коаксиальных кабелей, полосковых линий, металлических Радиоволноводов и др.), являющихся по существу распределёнными колебательными системами. В диапазоне 100 Мгц - 10 Ггц применяют гребенчатые, шпилечные, встречно-стержневые, ступенчатые и др. Э. ф. из полосковых резонаторов (рис. 3). В диапазоне от нескольких Ггц до нескольких десятков Ггц распространены волноводные Э. ф., представляющие собой волноводную секцию с повышенной критической частотой (волноводный ФВЧ), либо секцию, содержащую резонансные диафрагмы или объёмные резонаторы (волноводный ППФ).
Лит.: Белецкий А. Ф., Теоретические основы электропроводной связи, ч. 3, М., 1959; его же. Основы теории линейных электрических цепей, М., 1967; Знаменский А. Е., Теплюк И. Н., Активные RC-фильтры, М., 1970; Алексеев Л. В., Знаменский А. Е., Лоткова Е. Д., Электрические фильтры метрового и дециметрового диапазонов, М., 1976,
А. Е. Знаменский.
Рис. 1. Принципиальные схемы некоторых электрических фильтров на катушках индуктивности, конденсаторах и резисторах - нижних частот (а), верхних частот (б), полосно-пропускающего (в), полосно-задерживающего (г) и их частотные характеристики (соответственно д, е, ж, з): L1, L2,..., Ln - катушки индуктивности; C1, С2 ,...,Сп - конденсаторы; R1, R2, Rn - резисторы; f - частота; fн, fв - граничные частоты.
Рис. 2. Структурная схема и временные диаграммы цифрового фильтра: УД - устройство дискретизации, преобразующее аналоговый сигнал x(t) в последовательность импульсов (решётчатую функцию) x*(t); АЦП - аналогово-цифровой преобразователь, с помощью которого мгновенные значения аналогового сигнала заменяются ближайшими дискретными уровнями Х(n· Т), где n = 0, 1, 2..., T - период следования импульсов; ВУ - вычислительное устройство, преобразующее последовательность чисел (уровней) Х(nТ) в выходную функцию Y(nТ); ЦАП - цифро-аналоговый преобразователь, в котором Y(nT) преобразуется в выходной аналоговый сигнал y(t).
Рис. 3. Электрические фильтры - гребенчатый (а) и шпилечный (б): ШР - штепсельный разъём; Р - резонаторы; ПК - подстроечные конденсаторы; К - корпус (со снятой крышкой).
Электрический фильтр -
электрофильтр (в
газоочистке), аппарат для
удаления из промышленных газов взвешенных жидких или твёрдых частиц
путём ионизации этих частиц при
прохождении газа
через область коронного разряда и последующего
осаждения на электродах. Э. ф. в
большинстве случаев состоит из двух частей: собственно Э. ф. - осадительной камеры с коронирующими и осадительными электродами - и источника
напряжения. В Э. ф. зоны ионизации и осаждения могут быть совмещены или отделены одна от
другой. Работают Э. ф. только на постоянном электрическом токе высокого напряжения (40-70 кв); коронирующие
электроды всегда подключены к отрицательному полюсу источника тока. По
состоянию газовой среды Э. ф. делятся на мокрые (газы насыщены влагой до точки росы) и сухие. По способу удаления частиц Э. ф. подразделяются на
периодические и
непрерывные. Работают Э. ф. как при атмосферном
давлении, так и при давлении выше и ниже атмосферного;
температура газов
может достигать 500°С и более;
степень очистки газов - до 99,9%. Э. ф.
широко применяются для
тонкой очистки дымовых газов тепловых
электростанций, в чёрной и
цветной металлургии и т.д.
Электрический провод
Электрический фильтр
Электрических сигналов усилитель
