В полосе пропускания постоянная затухания ас .— О, фазовая постоянная определяется согласно (18.7) и (18.22):
c o s ö c = 1 - 2 [J. |
(18.24) |
Фазовая постоянная отрицательна и меняется от —зт до нуля. В полосе задерживания собственное затухание согласно (18.9)
chac = 2 ^ - l , |
(18.25) |
а фазовая постоянная |
|
ЬС = — я. |
(18.26) |
Знак «минус» объясняется тем, что при последовательном включе нии емкости напряжение на выходе опережает по фазе напряжение на входе. Зависимости собственного затухания звена и его фазовой постоянной от частоты показаны на рис. 18.10.
Рис. 18.10 |
Рис. |
18.11 |
С характеристическим |
сопротивлением дело |
обстоит так же, |
как и при фильтре нижних частот. Т-образное звено фильтра верх них частот согласно (17.53) обладает характеристическим сопротив лением:
2т = # о ] Л - - ^ . |
(18-27) |
Соответственно для П-образного звена согласно (17.55)
(18.28)
Зависимость характеристического сопротивления от частоты показана на рис. 18.11. О согласовании можно повторить то, что было сказано о фильтре нижних частот.
-0
І2С9 |
|
2 |
|
0- |
-0 |
0- |
1. |
T |
Ci |
|
|
z, |
0- |
-0 |
Pue. 18.12 |
|
5. Полосовые и заграждающие фильтры типа К. Рассмотрим теперь Г-образный четырехполюсник, изображенный на рис. 18.12. Для него
|
©С, |
|
|
|
|
|
|
|
|
coLn |
|
Произведение этих |
сопротивлений |
|
|
|
|
со/-! |
i |
|
|
|
|
|
m2 |
|
(18.29) |
|
CÙC, |
1 |
1 —lui., |
|
|
|
|
|
(ÙLO |
|
|
|
|
|
|
|
где |
|
|
|
|
|
может равняться положительному числу |
если соблюдено условие |
равенства резонансных |
частот: |
|
|
|
|
Щі — Щг = Щ или L1 C1 = |
L 2 C 2 : |
1 |
(18.30) |
|
В этом случае четырехполюсник является полузвеном фильтра типа К, так как
На рис. 18.12 изображены также Т- и П-образные звенья. Для полосового фильтра
I=-К --яг)(шС* -і) -- 1 (1 -3)Cî-1
Из равенства следует, что сопротивления Zx и Z 2 разного знака. Это необходимо, чтобы четырехполюсник был фильтром. Для определения граничных частот найдем модуль отношения сопротив
лений |
|
|
|
|
|
где согласно |
(18.30) |
|
|
|
|
|
f |
- - |
1 |
1 |
|
|
Іо |
— |
In ѴЦСх |
2nVT^ |
Граничные |
частоты |
определяются |
с помощью равенств (18.8). |
Если |
= 0, |
то ~-{f=0 |
и |
|
|
|
/о |
I |
|
|
|
|
|
|
f = fo. |
(18.33) |
Если |
же |
= J, то |
f |
А — - f - 1 / |
|
|
|
|
f0 |
f - — V |
|
Таким образом, для определения граничных частот получаются |
два уравнения: |
|
|
|
Решениями этих уравнений являются два значения граничных |
частот: |
|
|
|
|
|
|
|
f*=f°(Yi^+Ykï)] |
(18-34) |
Два других корня уравнений должны быть отброшены, так как они дают отрицательные значения частот. Заметим, что
|
Ыг = П- |
(18.35) |
Частота / 2 > /0 , а /х < |
/ 0 . Если учесть (18.33), то получим две |
полосы пропускания: от fx |
до / 0 и от / 0 до /2 , которые слились в одну |
полосу, простирающуюся от / j до/ 2 . Граничные частоты |
и / 2 явля- |
ются частотами среза (рис. 18.13). Звенья фильтра, изображенные на рис. 18.12, пропускают колебания полосы частот от /х до /2 . Ниже частоты ft и выше / 2 лежат полосы задерживания. Поэтому эти четырехполюсники являются полосовыми фильтрами. Такой фильтр является как бы соединением двух предыдущих типов филь тров: ниже резонансной частоты / 0 он ведет себя как фильтр верхних частот, выше / 0 — как фильтр нижних частот.
В полосе пропускания собственное затухание ас = 0, фазовая постоянная согласно (18.7) и (18.32) определяется из уравнения:
cos br = 1 |
Ц Vfo |
(18.36) |
|
|
и изменяется от —я при / = fx (как для фильтра верхних |
частот) |
до нуля при / = /о и далее до я при / = / 2 (как для фильтра |
нижних |
частот.) Зависимость собственного затухания и фазовой постоянной от частоты показана на рис. 18.13.
Характеристические сопротивления, как и для предыдущих типов фильтров, сильно зависят от частоты:
Зависимость |
характеристических |
сопротивлений от |
частоты |
в полосе пропускания показана на рис. 18.14. |
|
Если |
равенство (18.30) не выполняется (со01 Ф со02), т. е. резо |
нансные |
частоты |
последовательного |
и параллельного |
контуров |
различны, то фильтр пропускает две полосы частот. Такие фильтры
применяются |
редко. |
|
|
|
|
|
Полузвено, Т- и П-образные звенья заграждающего фильтра |
изображены |
на |
рис |
18.15. Так как |
в |
этом случае, |
аналогично |
предыдущему, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
f |
|
|
то при |
= |
0 |
получаются граничные |
частоты / = 0 |
и / = оо. |
Граничные частоты / х |
и /» такие же, как и для полосового филь |
тра с |
заменой |
L x на |
L 2 |
и наоборот. |
Полосы пропускания — от |
нуля до fy и от f2 до бесконечности. Между fx и [ 2 находится полоса задерживания, что характеризует заграждающий фильтр, не про пускающий колебания этой полосы частот. Зависимости собствен ного затухания и фазовой постоянной заграждающего фильтра от частоты показаны на рис. 18.16. Фильтры типа К, рассмотренные выше, являются наиболее простыми, но они имеют существенные недостатки. Первым недостатком, как уже указывалось, является