Фильтры типов волн и частотно-избирательные фильтры

Рис.

Волны в которых вектор Е перпендикулярен проводникам фильтра пропускается без отражений.

Поглощающие фильтры.

Поглощающие фильтры содержат диэлектрик с малыми потерями и диэлектрической проницаемостью близкой к единице, например пенистый полистирол, в котором для устранения волны  в радиальных плоскостях расположены поглощающие пленки. Для того, чтобы не происходило деление круглого волновода на самостоятельные секторные волноводы, пленки располагаются только на периферии сечения волновода. В поглощающих пленках наводятся токи и происходит поглощение волн, содержащих радиальные и продольные составляющие вектора Е.

Фильтрация волн по длине всего волновода осуществляется в самофильтрующих волноводах спиральных и кольцевых.

Кольцевой самофильтрующий волновод, как показано на рисунке, состоит из набора колец, закрепленных в диэлектрике. Существующий между кольцами зазор почти не влияет на условия распространения волны типа , так как этому типу волны соответствуют кольцевые токи в стенках. Для волн других типов зазор будет разрывать линии продольного тока и, следовательно волны этих типов будут интенсивно излучаться, если диэлектрик не имеет потерь, или затухать в случае применения диэлектрика с потерями.

Рис.  Самофильтрующий волновод кольцевого типа.

Кроме кольцевых самофильтрующих волноводов применяются и спиральные самофильтрующие волноводы. Такие волноводы представляют собой спираль из медной проволоки круглого или прямоугольного сечения с малым шагом, как показано на рисунке. Для обеспечения необходимой прочности на спираль наносится диэлектрик. При малом наклоне спирали такие волноводы по своим свойствам близки к кольцевым

Рис.  Самофильтрующий волновод спирального типа.

Частотно-избирательные фильтры.

Частотно-избирательные фильтры представляют собой пассивные четырехполюсники, избирательно пропускающие колебания различных частот.

Частотно-избирательные фильтры предназначены для выделения определенного спектра полезных сигналов.

Основными задачами, решаемыми фильтрами являются: передача мощности в некоторой заданной полосе частот, называемой полосой пропускания, в согласованную нагрузку; наиболее возможное вносимое затухание мощности вне полосы пропускания; разделение частот, а также их суммирование.

Различают фильтры следующих типов

-  фильтры нижних частот, предназначенные для передачи мощности в полосе частот от нуля до некоторого значения частоты, называемой частотой среза или граничной частотой ,

-  фильтры верхних частот, передающие мощность в полосе частот от некоторого заданного значения, называемого также граничной частотой до очень высоких частот ,

-  полосовые фильтры, пропускающие мощность в полосе частот, ограниченными двумя значениями граничных частот  и ,

-  решекторные или заграждающие фильтры, осуществляющие заданное затухание мощности в данной полосе частот  и .

Основной характеристикой фильтра является характеристика рабочего затухания , показывающая зависимость коэффициента передачи четырехполюсника от частоты.

Вид характеристик различных видов фильтров показан на рисунках

Рис.  Частотные характеристики фильтров а) фильтр нижних частот,        б) фильтр верхних частот, в) полосовой фильтр,              г) решекторный фильтр.

Основными параметрами фильтра являются: допустимое затухание в полосе прозрачности , минимальное затухание в полосе затухания , вид частотной характеристики в полосе прозрачности или в полосе затухания (максимально плоская, чебышевская).

Кроме того, при необходимости определяется фазовая характеристика (фазовый сдвиг как функция частоты) и время задержки.

На практике наиболее широко применяются два вида фильтров: фильтр с максимально плоской характеристикой – фильтры Баттерворта, фильтры с чебышевской характеристикой.