Пассивные полосовые фильтрыможно сделать, соединив вместе фильтр нижних частот с фильтром верхних частот
Пассивный полосовой фильтр может использоваться для изоляции или фильтрации определенных частот, которые лежат в пределах определенной полосы или диапазона частот. Частоту среза или точку ƒc в простом пассивном RC-фильтре можно точно контролировать, используя всего один резистор последовательно с неполяризованным конденсатором, и в зависимости от того, каким образом они соединены, мы увидели, что получается либо фильтр нижних частот, либо фильтр верхних частот.
Одно из простых применений для этих типов пассивных фильтров — в аудиоусилителях или схемах, таких как кроссоверные фильтры громкоговорителей или регуляторы тембра предусилителя. Иногда необходимо пропускать только определенный диапазон частот, которые не начинаются на 0 Гц (DC) или не заканчиваются в некоторой верхней точке высокой частоты, но находятся в определенном диапазоне или полосе частот, либо узкой, либо широкой.
Соединяя или «каскадируя» вместе одну схему фильтра нижних частот со схемой фильтра верхних частот, мы можем создать другой тип пассивного RC-фильтра, который пропускает выбранный диапазон или «полосу» частот, которые могут быть как узкими, так и широкими, при этом ослабляя все те, которые находятся за пределами этого диапазона. Этот новый тип пассивного фильтра создает частотно-избирательный фильтр, обычно известный как полосовой фильтр или сокращенно BPF.
В отличие от фильтра нижних частот, который пропускает только сигналы диапазона низких частот, или фильтра верхних частот, который пропускает сигналы диапазона более высоких частот, полосовой фильтр пропускает сигналы в пределах определенной «полосы» или «разброса» 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 указанными точками среза частоты (ƒc), которые на 3 дБ ниже максимального центра или резонансного пика, при этом затухая или ослабляя другие частоты за пределами этих двух точек.
Тогда для широко распространенных частот мы можем просто определить термин «полоса пропускания», BW как разницу 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 изоляции или фильтрации определенных частот, которые лежат в пределах определенной полосы частот, например, для шумоподавления. Полосовые фильтры обычно известны как фильтры второго порядка (двухполюсные), потому что они имеют «два» реактивных компонента, конденсаторы, в своей схемотехнической конструкции. Один конденсатор в цепи нижних частот и другой конденсатор в цепи верхних частот.
График Боде или кривая частотной характеристики выше показывает характеристики полосового фильтра. Здесь сигнал ослабляется на низких частотах, а выход увеличивается с наклоном +20 дБ/декада (6 дБ/октава) до тех пор, 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 тех пор, пока не достигнет точки «верхнего среза» ƒH, где выходной сигнал уменьшается со скоростью -20 дБ/декаду (6 дБ/октаву), ослабляя любые высокочастотные сигналы. Точка максимального выходного усиления обычно является геометрическим средним двух значений -3 дБ между нижней и верхней точками среза и называется значением «центральной частоты» или «резонансного пика» ƒr. Это геометрическое среднее значение рассчитывается как ƒr 2 = ƒ(ВЕРХНИЙ) x ƒ(НИЖНИЙ).
Aполосовой фильтррассматривается как фильтр второго порядка (двухполюсный), поскольку в его структуре схемы имеется «два» реактивных компонента, тогда фазовый угол будет вдвое больше, чем у ранее рассмотренных фильтров первого порядка, т. е. 180o. Фазовый угол выходного сигнала ОПЕРЕЖАЕТ входной на +90o до центральной или резонансной частоты, точки ƒr, где он становится «нулевым» (0o) или «синфазным», а затем изменяется на ОТСТАВАНИЕ от входного на -90o по мере увеличения выходной частоты.
Например, верхнюю и нижнюю точки среза 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» или 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 зайти на страницу настройки, чтобы предоставить необходимые вам характеристики.
Время публикации: 06-сен-2022
