Пассивные полосовые фильтрыможно сделать, соединив вместе фильтр нижних частот с фильтром верхних частот
Пассивный полосовой фильтр может использоваться для выделения или фильтрации определённых частот, лежащих в определённом диапазоне. Частоту среза (fc) простого пассивного RC-фильтра можно точно контролировать, используя всего один резистор, последовательно соединённый с неполяризованным конденсатором. В зависимости от того, как они соединены, получается либо фильтр нижних, либо фильтр верхних частот.
Пассивные фильтры такого типа часто используются в аудиоусилителях или схемах, например, в кроссоверах громкоговорителей или регуляторах тембра предусилителей. Иногда необходимо пропускать только определённый диапазон частот, который не начинается на 0 Гц (постоянная составляющая) и не заканчивается на какой-либо верхней верхней частотной точке, а находится в определённом диапазоне или полосе частот, узком или широком.
Соединяя или «каскадируя» один контур фильтра нижних частот с контуром фильтра верхних частот, мы можем создать другой тип пассивного RC-фильтра, который пропускает выбранный диапазон или «полосу» частот, которая может быть как узкой, так и широкой, и подавляет все частоты за пределами этого диапазона. Этот новый тип пассивного фильтра образует частотно-избирательный фильтр, обычно называемый полосовым фильтром (ПФ).
В отличие от фильтра нижних частот, который пропускает только сигналы в диапазоне низких частот, или фильтра верхних частот, который пропускает сигналы в диапазоне более высоких частот, полосовой фильтр пропускает сигналы в определённом диапазоне частот, не искажая входной сигнал и не внося дополнительных шумов. Эта полоса частот может быть любой ширины и обычно называется полосой пропускания фильтра.
Ширина полосы пропускания обычно определяется как диапазон частот, который существует между двумя заданными точками отсечки частоты (ƒc), которые на 3 дБ ниже максимального центра или резонансного пика, при этом ослабляя или затухая другие частоты за пределами этих двух точек.
Тогда для широко распределённых частот мы можем просто определить термин «полоса пропускания», где BW — это разница между нижней частотой среза (ƒcLOWER) и верхней частотой среза (ƒcHIGHER). Другими словами, BW = ƒH – ƒL. Очевидно, что для корректной работы полосового фильтра частота среза фильтра нижних частот должна быть выше частоты среза фильтра верхних частот.
«Идеальный» полосовой фильтр также может использоваться для выделения или фильтрации определённых частот в определённом диапазоне, например, для шумоподавления. Полосовые фильтры обычно называют фильтрами второго порядка (двухполюсными), поскольку в их схеме присутствуют два реактивных компонента – конденсаторы. Один конденсатор в цепи нижних частот, а другой – в цепи верхних частот.
Диаграмма Боде, или частотная характеристика, показанная выше, демонстрирует характеристики полосового фильтра. Здесь сигнал ослабляется на низких частотах, а выходной сигнал увеличивается с крутизной +20 дБ/декаду (6 дБ/октаву), пока частота не достигнет нижней точки среза ƒL. На этой частоте выходное напряжение снова составляет 1/√2 = 70,7% от значения входного сигнала, или -3 дБ (20*log(VOUT/VIN)) от входного.
Выходной сигнал продолжает работать с максимальным усилением до достижения верхней точки среза ƒH, где выходной сигнал уменьшается со скоростью -20 дБ/декаду (6 дБ/октаву), ослабляя любые высокочастотные сигналы. Точка максимального выходного усиления обычно представляет собой среднее геометрическое двух значений -3 дБ между нижней и верхней точками среза и называется «центральной частотой» или «резонансным пиком» ƒr. Это среднее геометрическое значение рассчитывается как ƒr² = ƒ(ВЕРХНИЙ) x ƒ(НИЖНИЙ).
Aполосовой фильтрсчитается фильтром второго порядка (двухполюсным), поскольку в его схемотехнической структуре присутствуют «два» реактивных компонента, то фазовый угол будет вдвое больше, чем у ранее рассмотренных фильтров первого порядка, то есть 180°. Фазовый угол выходного сигнала опережает входной на +90° до центральной или резонансной частоты, точки ƒr, где он становится «нулевым» (0°) или «синфазным», а затем отстаёт от входного на -90° по мере увеличения выходной частоты.
Например, верхнюю и нижнюю точки граничной частоты для полосового фильтра можно найти, используя ту же формулу, что и для фильтров нижних и верхних частот.
Устройства стандартно поставляются с разъемами SMA или N типа «мама», а также с разъемами 2,92 мм, 2,40 мм и 1,85 мм для высокочастотных компонентов.
Мы также можем настроить полосовой фильтр в соответствии с вашими требованиями. Вы можете перейти на страницу настройки и указать необходимые характеристики.
Время публикации: 06 сентября 2022 г.
