РАСЧЁТ ФИЛЬТРА-ПРОБКИ

Радио 1956 №5

Заграждающий фильтр-пробка, схема которого изображена на рис. 1. а, применяется в антенной цепи радиовещательных приёмников и служит для подавления помех, имеющих частоты, близкие к промежуточной частоте приёмника. Его можно также с успехом применять в цепи отрицательной обратной связи узкополосных избирательных усилителей и в других устройствах, где требуется значительное подавление очень узкой полосы частот.

Рис. 1.

Рис. 2. f = 460 кГц

Избирательные свойства рассматриваемого фильтра намного лучше, чем у обыкновенного параллельного контура (без сопротивления R). При помощи параллельного контура нельзя добиться значительного подавления помехи, так как резонансное сопротивление такого контура снижается из-за потерь в его элементах. При помощи же фильтра-пробки на рис. 1, а можно получить подавление помехи на 50 - 60 дБ даже при невысокой добротности контура.

Ток, протекающий через сопротивление R1 создаёт на нём падение напряжения U_R. При надлежащем выборе величины R можно добиться того, что на резонансной частоте f₀ напряжение U_R будет равно по величине и противоположно по фазе падению напряжения Uc2 на конденсаторе С2. Тогда напряжение на выходных зажимах фильтра U₂, равное сумме напряжений U_R и U_C2, будет равно нулю.

Чем больше добротность Q катушки индуктивности L на частоте f₀, тем больше получится крутизна спадов частотной характеристики (рис. 1, б). Поэтому величину L следует выбирать с таким расчётом, чтобы обеспечить наибольшую добротность Q₀ на частоте f₀. Введя обозначения С1 = С и С2 = kС, получаем расчётные формулы:

C = (1+k) / (L * (2 * π * f₀)² *k)       (1)

R = (2 * π * f₀ * L * Q₀ * k) / (1+k)²       (2)

От величины коэффициента k зависит также крутизна спадов частотной характеристики. Если требуется обеспечить максимальную крутизну характеристики, то значения коэффициента k выбираются согласно приводимой таблице.

Таблица

Q0	k
30-50	0,1-0,07
50-100	0,07-0,05
100-200	0,05-0,03

Однако при таких небольших значениях k снижается величина R (как видно из формулы (2) и фильтр при работе в высокоомной цепи заметно шунтирует полезные сигналы с частотами выше f₀. Следовательно, данными таблицы можно пользоваться только для фильтра, работающего в низкоомной цепи. Во всех остальных случаях следует принимать k = 1, так как в этом случае R имеет максимальную при данном Q₀ величину. Эффективность действия фильтра-пробки в большой мере зависит от точности подбора сопротивления R. Если нужно получить значительное подавление, то целесообразно выполнять R в виде переменного сопротивления, что облегчает точную настройку фильтра.

Пример расчёта

Рассчитать фильтр для подавленна мешающего сигнала на частоте 460 кГц. Сопротивление R должно быть возможно большим.

Выбрав определённую конструкцию каркаса и сердечника, экспериментально определяем, что максимальную добротность для f = 460 кГц можно получить, например, при L = 240 мкГн, Q₀ = 150 (измерено).

Исходя из того, что R должно быть большим, принимаем k = 1.

Подставляем полученные величины в формулу (1), тогда

C = C1 = C2 = 2 / (240 * 10^-6 * (6,28*460*10³)² ) = 10^-9 Ф = 1000 пФ.

Дальше по формуле (2) определяем

R = (6,28 * 460 * 10³*240*10^-6 * 150) / 4 = 26000 Ом

г. Рига
М. Шенберг

BACK