頻率濾波器是一種通過(guò)特定頻率并降低其他頻率的信號(hào)電平的電路。了解各種類(lèi)型的電感濾波器及其電源和通信系統(tǒng)應(yīng)用。

　　濾波器可阻擋不需要的信號(hào)或噪聲電壓，并以很少或沒(méi)有衰減的方式傳遞所需的信號(hào)。濾波器通常根據(jù)頻率特性進(jìn)行分類(lèi);低通濾波器通過(guò)低頻信號(hào)，并衰減所選截止頻率以上的所有頻率。同樣，高通濾波器僅通過(guò)頻率高于所選截止頻率的輸入。帶通濾波器在選定的頻帶內(nèi)傳遞信號(hào)，陷波（或帶阻）濾波器阻斷其頻帶內(nèi)的頻率。

　　頻率濾波器用于消除諧波。電源線還可以拾取由雷擊和來(lái)自大功率發(fā)射器或輻射設(shè)備等設(shè)備的機(jī)器輻射引起的干擾（噪聲）。這種類(lèi)型的干擾可能會(huì)導(dǎo)致線路上其他類(lèi)型的設(shè)備出現(xiàn)問(wèn)題。頻率濾波器用于去除這些不需要的信號(hào)。

　　電感濾波器的基本類(lèi)型

　　下面給出的波形和典型頻率響應(yīng)圖說(shuō)明了各種類(lèi)型濾波器的功能。

　　低通濾波器

　　低通頻率濾波器是一種濾波器，允許將低于選定頻率的所有頻率施加到負(fù)載上，并阻擋高于該點(diǎn)的所有頻率，如圖1所示。最簡(jiǎn)單的濾波器由一個(gè)與負(fù)載串聯(lián)的電感器組成。低通濾波器通常用于直流電源和音頻應(yīng)用。

　　在0 Hz時(shí)，電感器的電抗為零，總源電壓位于負(fù)載兩端。在這種情況下，有最大電流流過(guò)負(fù)載。隨著頻率的增加，電抗成正比地增加。電感器兩端的一些源電壓下降，從而減少了流經(jīng)負(fù)載的電流。

　　圖 1.低通濾波器的波形和頻率響應(yīng)。圖片由阿姆娜·艾哈邁德提供

　　圖1中低通濾波器的輸入波形由低頻信號(hào)和一個(gè)不需要的高頻輸入疊加而成。低頻輸入在輸出端再現(xiàn)，衰減非常小，而高頻噪聲電壓則嚴(yán)重衰減。

　　濾波器的增益/頻率響應(yīng)圖是 v 的圖o/v我繪制與頻率的關(guān)系 （f）。如圖1所示，濾波器具有低頻通帶，其中輸出電壓近似等于輸入（vo/v我≈1）。通帶適用于從零到截止頻率的所有信號(hào)頻率。對(duì)于高于截止頻率的輸入頻率，vo/v我小于 1 并迅速下降到較低的值。因此，如圖所示，頻率高于 f 的信號(hào)c被衰減。

　　高通濾波器

　　圖2中的高通濾波器通過(guò)高頻輸入電壓并衰減低頻輸入。在這種情況下，通帶高于截止頻率 （fc），并且衰減帶低于 fc.因此，低頻輸入被衰減，而高頻信號(hào)被傳遞到輸出端子。與低通濾波器一樣，電感-電阻-電容電路的組合也是為此目的而設(shè)計(jì)的。

　　圖 2.高通濾波器的波形和頻率響應(yīng)。圖片由阿姆娜·艾哈邁德提供

　　這些濾波器中最簡(jiǎn)單的是與負(fù)載并聯(lián)的電感器。高通濾波器通常用于通信應(yīng)用，如無(wú)線電和電視廣播，以及家用電器，以消除60 Hz噪聲的影響。

　　剔除頻率是由于振幅或大小而被剔除的頻率。電感器在抑制頻率下具有低電抗，從而分流負(fù)載電阻周?chē)碾娏鳌ｋS著頻率的增加，感抗增加，直到等于負(fù)載值。高通濾波器的尖銳截止曲線可通過(guò)諧振電路獲得。此時(shí)，高通頻帶流過(guò)負(fù)載，提供一半或更多的功率。

　　帶通濾波器

　　帶通頻率濾波器是在所選頻率之間傳遞信號(hào)的濾波器。帶通濾波器應(yīng)用如圖3所示。在這種情況下，頻率帶在兩個(gè)截止頻率（f1和 f2）。如圖所示，帶通濾波器在其通帶內(nèi)傳遞中間范圍的信號(hào)頻率，并阻擋通帶上方和下方的信號(hào)頻率。

　　圖 3.帶通濾波器的波形和頻率響應(yīng)。圖片由阿姆娜·艾哈邁德提供

　　諧振可用于允許將一個(gè)頻段的頻率傳送到負(fù)載。最簡(jiǎn)單的電路是串聯(lián)諧振電路和并聯(lián)諧振電路。帶通濾波器通常用于通信應(yīng)用，以調(diào)諧頻帶。

　　在串聯(lián)諧振電路中，電容在諧振頻率以下具有高電抗，電感在諧振頻率以下具有低電抗。在諧振頻率以上，電容具有低電抗，而電感具有高電抗。在諧振頻率下，感抗等于容性電抗，最大電流通過(guò)負(fù)載電阻。使用帶通濾波器，傳遞到負(fù)載的頻率帶包括曲線半功率點(diǎn)之間的頻率帶。

　　使用與負(fù)載并聯(lián)的并聯(lián)諧振電路可以獲得相同的帶通電路。低于諧振頻率時(shí)，感抗較低，電流繞過(guò)負(fù)載。在諧振頻率以上，容性電抗較低，并將電流分流到負(fù)載周?chē)?。在諧振頻率下，并聯(lián)電路的阻抗處于最大值，導(dǎo)致最大電流流向負(fù)載。當(dāng)容性或感性電抗等于零時(shí)，電阻限制電路中的電流。帶通濾波器用于再現(xiàn)立體聲揚(yáng)聲器中的音頻。典型的立體聲揚(yáng)聲器系統(tǒng)有三個(gè)揚(yáng)聲器：小型（高音揚(yáng)聲器）、中型和大型（低音揚(yáng)聲器）。交叉網(wǎng)絡(luò)是帶通濾波器的排列，用于將適當(dāng)?shù)男盘?hào)路由到適當(dāng)?shù)膿P(yáng)聲器。

　　帶阻（陷波）濾波器

　　帶阻頻率濾波器是一種減少所選頻率之間信號(hào)的濾波器。使用帶阻濾波器，可以防止選定的頻段到達(dá)負(fù)載，如圖4所示。

　　圖 4.陷波濾波器的波形和頻率響應(yīng)。圖片由阿姆娜·艾哈邁德提供

　　濾波選定的頻帶是使用設(shè)計(jì)有阻帶的串聯(lián)/并聯(lián)諧振電路完成的。帶阻濾波器通常用于去除特定頻率（如60 Hz）的應(yīng)用。

　　當(dāng)串聯(lián)諧振電路與負(fù)載電阻并聯(lián)時(shí)，串聯(lián)諧振電路在其諧振頻率下，將使負(fù)載電阻周?chē)拇蟛糠蛛娏鞫搪贰Ｓ捎谶@種布置起到短路的作用，因此使用電阻器將電流從源電流限制到安全水平。

　　通過(guò)與負(fù)載串聯(lián)并聯(lián)諧振電路，也可以限制來(lái)自源的電流。在諧振時(shí)，將并聯(lián)諧振電路與負(fù)載串聯(lián)會(huì)對(duì)源產(chǎn)生非常高的阻抗，從而限制流過(guò)負(fù)載的電流。該電路中的最大電流受負(fù)載值和源電壓值的限制。

　　頻率濾波器的關(guān)鍵要點(diǎn)

　　頻率濾波器是電感器、電容器和電阻器的組合，可以選擇或抑制頻率帶。這些組件的不同組合的特性使得可以從一個(gè)廣播電臺(tái)或電視臺(tái)選擇廣播，同時(shí)排除其他廣播或電視臺(tái)。頻率濾波器通常用于電力應(yīng)用（消除諧波）和通信應(yīng)用（衰減不需要的頻率信號(hào)）。