自毀裝置

[拼音]:lüboqi

[英文]:filter

能選擇、通過或抑制某頻率範圍訊號的電路或器件。早在19世紀80年代,電阻、電容濾波電路就已經出現。具有頻率選擇功能的電感、電容諧振迴路(圖1)可作為最簡單的濾波器。德國K.W.華格納和美國貝爾實驗室的G.A.坎貝爾,分別於1915年提出關於濾波器的論文,已被世界公認為濾波器的獨立發明者。1923年以後,貝爾實驗室的O.J.查貝爾提出定K型、m誘導型影像引數濾波器設計方法。1939年德國W.考爾和美國S.達靈頓分別提出工作引數濾波器設計理論。由於許多電路和系統都要區分不同頻率的訊號,濾波器遂被廣泛地用在通訊、廣播、雷達以及許多儀器和裝置中。

濾波器的應用頻率範圍極寬,有適用於低到零點幾赫的濾波器,也有高到微波波段的濾波器。根據濾波頻率的中心頻率和其他要求的不同,濾波器中採用各種諧振元件,電感、電容是最常用的諧振元件。對於工作於1千赫~100兆赫、相對頻寬較窄且溫度和時間穩定性要求高的濾波器,常用壓電晶體作為諧振元件(見晶體濾波器)。還有用金屬棍、盤作為諧振元件的機械濾波器,和把晶體與機械濾波器原理合並而成聲表面波濾波器(圖2)。

濾波器工作在內阻抗為Zs的電壓源與負載ZL之間(圖3),U1、I1及U2、I2分別表示輸入端和輸出端的複數電壓和電流。濾波器的傳輸函式用下式表示:

式中T(jω)的實數部分稱為衰減,虛數部分稱為相位。輸出功率|U2I2|等於輸入功率|U1I1|,衰減為零,表示該頻率範圍內的輸入訊號能全部通過。衰減很小的頻帶稱為通帶。衰減大的頻帶稱為阻帶。通帶和阻帶交界處的頻率稱為截止頻率。低通濾波器的通帶由頻率為零起一直到截止頻率為止,其阻帶在截止頻率高的一側。高通濾波器的起始頻率決定於設計要求,其通帶在截止頻率高的一側。帶通濾波器是以兩個有限截止頻率之間的頻段為通帶。帶阻濾波器的通帶和阻帶正好與帶通濾波器的相反。還有一種梳齒濾波器,它有許多按一定頻率間隔相間排列的通帶和阻帶。

影像引數濾波器設計理論

影像引數的含義基於內阻抗Zs等於11′端的輸入阻抗Z

,負載阻抗ZL等於22′端的輸出阻抗Z

(圖3),即猶如各側兩邊的影像。在低通濾波器的基本節內(圖4)若阻抗Z1·Z2=K2(K為常數),稱為定K型濾波器。定K型低通濾波器在頻率為無限大時,會出現無限大衰減。為使有限頻率處出現無限大衰減,可在Z1或1/Z2式中乘一常數m(0<m<1),使其成為m誘導形濾波器。m通常取0.5~0.6,以便使影像阻抗在通帶內近似於一個常數,允許用純電阻來代替電源阻抗和負載。若干個基本節按影像阻抗原則連線,可構成滿足一定衰減要求的複合式濾波器。變換元件可把低通濾波器變為高通、帶通或帶阻濾波器(圖5)。

工作引數濾波器設計理論

假定圖3中Zs和ZL都等於純電阻的濾波電路,設計中已成功應用逼近理論中使最大偏差極小的準則,以及保角變換和橢圓函式的一些結果。雖然計算比較複雜,但設計結果接近實際應用情況。自從電路的計算機輔助分析與設計得到實用以來,濾波電路設計者常把所得結果列成表,濾波器的元件值可直接查表得出,甚為方便。

電路理論的發展、新型元件的採用以及計算方法的改進,促進了濾波器自身的發展。微電子學的發展和計算機輔助設計的普及,將使濾波器更趨向小型化、整合化和數字化。

參考書目

W.Cauer,Theorie der Linearen Wechselstromscha-ltungen,Bd.Ⅰ und Ⅱ, AkademieVerlag, Berlin,1954,1960.

參考文章

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