Электрические фильтры. 
Теоретические основы электротехники. 
Том 1. Электрические цепи

Назначение и типы фильтров

Под электрическими фильтрами понимают четырехполюсники, включаемые между источником питания и приемником (нагрузкой), назначение которых состоит в том, чтобы беспрепятственно (без затухания) пропускать к приемнику токи одних частот и задерживать или пропускать, но с большим затуханием, токи других частот.

Диапазон частот, пропускаемых фильтром без затухания, называют полосой прозрачности; диапазон частот, пропускаемых с затуханием, — полосой затухания.

Электрические фильтры собирают обычно из индуктивных катушек и конденсаторов. Исключение составляют КС-фильтры (см. параграфы 5.6—5.9). Фильтры используют главным образом в радиотехнике и технике связи, где применяют токи довольно высоких частот.

При высоких частотах индуктивные сопротивления соL индуктивных катушек во много раз больше их активных сопротивлений. Поэтому будем полагать, что активные сопротивления индуктивных катушек и активная проводимость конденсаторов равны нулю, т. е. что фильтры составлены только из идеальных реактивных элементов.

Фильтры обычно собирают по симметричной Тили П-схеме (см. рис. 4.4, а, б), т. е. при Z₂ = Z₂ и Z₆ = Z₅.

При изучении фильтров будем пользоваться понятием коэффициента затухания и коэффициента фазы (см. параграф 4.10).

Условимся сопротивление Z_x в схеме на рис. 4.4, а и сопротивление Z₄ в схеме на рис. 4.4, б называть продольными, а сопротивление Z₃ в схеме на рис. 4.4, а и сопротивление Z₅ в схеме на рис. 4.4, б — поперечными.

Фильтры, в которых произведение продольного сопротивления на соответствующее поперечное сопротивление представляет собой некоторое постоянное для данного фильтра число (число к), не зависящее от частоты, принято называть к-филътрами.

Сопротивление нагрузки Z_H, присоединяемой на выходе фильтра, должно быть согласовано с характеристическим сопротивлением фильтра Z_c (Z_H = Z_c). Входное сопротивление /с-фильтра при этом также равно Z_c. В /с-фильтрах Z_c существенно изменяется в зависимости от частоты со, находящейся в полосе прозрачности. Это обстоятельство вызывает необходимость изменять сопротивление нагрузки в функции частоты (особенно при приближении к границе полосы прозрачности), что нежелательно. В m-фильтрах при определенных значениях коэффициента т сопротивление Z_c мало изменяется от частоты (в пределах полосы прозрачности), поэтому нагрузка практически может быть одна и та же по модулю для различных со, находящихся в этих пределах.

Качество фильтра тем выше, чем более резко выражены его фильтрующие свойства, т. е. чем более резко возрастает затухание в полосе затухания.

Фильтрующие свойства четырехполюсников обусловлены возникновением в них резонансных режимов — резонансов токов или резонансов напряжений.