ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ФИЛЬТР

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ФИЛЬТР, электрич. устройство, в к-ром из спектра поданных на его вход электрич. 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, радиоизмерит. техники и т. д.- везде, где передаются электрич. сигналы при наличии др. (мешающих) сигналов и шумов, отличающихся от первых по частотному составу; они применяются также в выпрямителях тока для сглаживания пульсаций выпрямленного тока. Область частот, в к-рой лежат составляющие, пропускаемые (задерживаемые) Э. ф., наз. полосой пропускания (полосой задерживани я). Фильтрующие свойства Э. ф. количественно определяются относит, величиной вносимого им затухания в составляющие спектра электрич. 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 нек-рой граничной f_B и задерживающие колебания с частотами выше f_B; верхних частот (ФВЧ), в к-рых, наоборот, пропускаются колебания с частотами выше нек-рой f_H и подавляются колебания ниже этой границы; полосно-пропускающие (ППФ), или полосовые, выделяющие колебания только в конечном интервале частот от f_B до f_u; 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 отд. случаях - до единиц Ггц) получили распространение LC-фильтры (рис. 1, а, в, г), содержащие дискретные элементы - катушки индуктивности и электрич. конденсаторы; в диапазоне от долей гц до сотен кгц наиболее часто используют пассивные или активные КС-фильтры (рис. 1, б), выполненные на основе резисторов и конденсаторов (активный, кроме того, содержит усилитель электрических колебаний). Действие LC- и КС-фильтров основано на использовании зависимости сопротивления реактивного (ёмкостного и индуктивного) от частоты переменного тока. Для фильтрации сигналов, частота к-рых составляет доли гц, служат электротепловые фильтры (ЭТФ), конструктивно представляющие собой стержень с источником тепла и термоэлектрич. преобразователем; введение в ЭТФ усилителей с обратной связью позволяет реализовать электротепловые ФВЧ и ППФ. Известны также электромеханич. фильтры, выполненные на основе дисковых, цилиндрич., пластинчатых, гантельных и камертонных резонаторов. В таких Э. ф. используется явление механич. резонанса; применяются в диапазоне от неск. кгц до 1 Мгц. Высокими фильтрующими свойствами обладают пьезоэлектрич. ППФ и ПЗФ, материалом для изготовления к-рых служит пьезокварц или пьезоэлектрическая керамика (см. также Пьезоэлектричество). Таковы, напр., 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 акустич. волн - объёмных (для фильтров, применяемых в диапазоне частот от неск. Мгц до десятков Мгц) либо поверхностных (в диапазоне от неск. 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, металлич. 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 неск. Ггц до неск. десятков Ггц распространены волноводные Э. ф., представляющие собой волноводную секцию с повышенной критич. частотой (вол-новодный 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., Л о т к о в а Е. Д., Электрические фильтры метрового и дециметрового диапазонов, М., 1976.

А. Е. Знаменский.