Классификация фильтров

ФИЛЬТРЫ СВЧ

Идеальным фильтром называется четырехполюсник, модуль коэффициента передачи которого | S₂₁| равен единице на всех частотах, образующих его полосу пропускания, и равен нулю на всех частотах, образующих его полосу заграждения. На практике фильтры обычно характеризуют вносимым затуханием (выраженным в децибелах):

(14.4)

В полосе пропускания идеального фильтра

В_ф = 0,

в полосе заграждения

В_ф=¥.

По взаимному расположению полос пропускания и заграждения фильтры делятся на фильтры нижних частот (ФНЧ), фильтры верхних частот (ФВЧ), полосовые фильтры (ПФ) и режекторные (заграждающие) фильтры (РФ). Амплитудно-частотные характеристики идеальных фильтров каждого типа показаны на рис.14.22. В идеальных фильтрах в полосе

ФНЧ ФВЧ

Рис. 14.22

заграждения мощность, поданная на вход, не проходит на выход. Она либо полностью отражается от входа фильтра, либо поглощается вего элементах. В первом случае фильтры относятся к фильтрам отражающего типа, во втором - к фильтрам поглощающего типа. Отметим, что полная величина вносимых фильтром потерь складывается из тепловых потерь и потерь, вызванных отражением части энергии от его входа.

Рассмотрим фильтры отражающего типа. Для уменьшения тепловых потерь такие фильтры выполняются, как правило, из реактивных элементов. Параметры реактивных элементов подби­раются так, чтобы на частотах полосы пропускания отраженные от них волны компенсировали друг друга на входе фильтра; при этом мощность, поступающая на вход фильтра, проходит на его выход практически без отражений. На частотах полосы заграждения компенсация отраженных волн отсутствует и мощность, поступающая на вход фильтра, практически полностью отражается от него.

Синтез фильтров отражающего типа включает два основных этапа: на первом этапе по исходным данным синтезируют эквивалентную схему фильтра, состоящую из реактивных элементов с сосредоточенными параметрами; на втором этапе проводят реа­лизацию синтезированной эквивалентной схемы, т.е. заменяют со­средоточенные индуктивности и емкости отрезками линий передачи, реактивными стержнями и диафрагмами и другими неод-нородностями в линии передачи. В технике СВЧ широкое применение получили так называемые лестничные отражающие фильтры. Эквивалентные схемы таких фильтров совпадают со схемой лестничных фильтров, используемых на низких частотах и выполняемых из элементов L и С с сосредоточенными параметрами; подобные схемы подробно рассматриваются в курсе "Теория линейных электрических цепей" [28].