LC濾波器概述

LC濾波器也稱為無源濾波器，是傳統(tǒng)的諧波補(bǔ)償裝置。LC濾波器之所以稱為無源濾波器，顧名思義，就是該裝置不需要額外提供電源。LC濾波器一般是由濾波電容器、電抗器和電阻器適當(dāng)組合而成，與諧波源并聯(lián)，除起濾波作用外，還兼顧無功補(bǔ)償?shù)男枰?/p>

LC濾波器是利用電感、電容和電阻的組合設(shè)計(jì)構(gòu)成的濾波電路lc低通濾波器電阻，可濾除某一次或多次諧波，最普通易于采用的無源濾波器結(jié)構(gòu)是將電感與電容串聯(lián)，可對(duì)主要次諧波(3、5、7)構(gòu)成低阻抗旁路；單調(diào)諧濾波器、雙調(diào)諧濾波器、高通濾波器都屬于無源濾波器。

LC濾波器的分類

調(diào)諧濾波器

調(diào)諧濾波器包括單調(diào)諧濾波器和雙調(diào)諧濾波器，可以濾除某一次(單調(diào)諧)或兩次(雙調(diào)諧)諧波，該諧波的頻率稱為調(diào)諧濾波器的諧振頻率。

高通濾波器

高通濾波器也稱為減幅濾波器，主要包括一階高通濾波器、二階高通濾波器、三階高通濾波器和c型濾波器，用來大幅衰減低于某一頻率的諧波，該頻率稱為高通濾波器的截止頻率。

影像參數(shù)濾波器

以影像參數(shù)理論為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的濾波器。這種濾波器是由若干個(gè)基本節(jié)(或半節(jié))按聯(lián)接處影像阻抗相等的原則級(jí)聯(lián)組成的?；竟?jié)按電路結(jié)構(gòu)分有定k型和m導(dǎo)出型。以LC低通濾波器為例，定k型低通基本節(jié)的阻帶衰減隨頻率增加而單調(diào)增大；m導(dǎo)出型低通基本節(jié)則在阻帶中某頻率處有衰減峰，衰減峰的位置由m導(dǎo)出節(jié)中的m值控制。各低通基本節(jié)級(jí)聯(lián)后構(gòu)成的低通濾波器，固有衰減等于各基本節(jié)的固有衰減之和，當(dāng)濾波器兩端終接的電源內(nèi)阻抗和負(fù)載阻抗分別等于其兩端的影像阻抗時(shí)，該濾波器的工作衰減和相移就分別等于其固有衰減和相移。

濾波器的影像阻抗不可能與純電阻性的電源內(nèi)阻以及負(fù)載阻抗在整個(gè)頻帶都相等(在阻帶內(nèi)相差更大)，固有衰減與工作衰減在通帶內(nèi)有較大的差異。為了確保技術(shù)指標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，通常是在設(shè)計(jì)中預(yù)留足夠的固有衰減裕度和增大通帶寬度來彌補(bǔ)。

高通、帶通、帶阻濾波器通常利用頻率變換的方法由低通導(dǎo)出。工作參數(shù)濾波器是由綜合法精確地按技術(shù)指標(biāo)要求設(shè)計(jì)出來的，能得出性能優(yōu)良和經(jīng)濟(jì)的濾波器電路

LC濾波器簡單設(shè)計(jì)法

濾波器按照通帶特性分類有：低通濾波器(LPF)、高通濾波器(HPF)、帶通濾波器(BPF)、帶阻濾波器(BRF)、全通濾波器(APF)。關(guān)于全通濾波器說明一下，從頻率的選擇上沒有什么特別的作用，因?yàn)樗静痪邆溥x頻特性，那么這個(gè)濾波器有什么用呢？當(dāng)信號(hào)通過這個(gè)濾波器時(shí)，不會(huì)損失任何頻率成分，但是信號(hào)所包含的各頻成分的延時(shí)會(huì)隨頻率不同而不同，那么這個(gè)濾波器的作用就是改變信號(hào)延時(shí)，常用在對(duì)系統(tǒng)延時(shí)進(jìn)行補(bǔ)償?shù)膱?chǎng)合，也成為移相器。

大家都知道理想的濾波器矩形窗是很難實(shí)現(xiàn)的，設(shè)計(jì)時(shí)使用某個(gè)函數(shù)逼近窗函數(shù)來進(jìn)行設(shè)計(jì)，這樣的濾波器設(shè)計(jì)方法稱為函數(shù)型濾波器，根據(jù)函數(shù)對(duì)濾波器進(jìn)行分類：

巴特沃斯型濾波器，在通帶內(nèi)響應(yīng)最為平坦。

圖1巴特沃斯型濾波器

切比雪夫型濾波器(等波紋濾波器)，截止頻率特別好，群延時(shí)特性不太好，通帶內(nèi)有等波紋起伏。

圖2切比雪夫型濾波器

逆切比雪夫型濾波器(巴特沃斯-切比雪夫?yàn)V波器)，阻帶內(nèi)有零點(diǎn)(陷波點(diǎn))，橢圓濾波器有更好的截止特性，因此并不經(jīng)常使用

圖3逆切比雪夫型濾波器

低通濾波器設(shè)計(jì)(LPF)

以上基于函數(shù)的濾波器設(shè)計(jì)都是現(xiàn)代模擬濾波器設(shè)計(jì)的典型方法，比較古典的基于映像參數(shù)的設(shè)計(jì)方法，在設(shè)計(jì)方法上比較簡單，但是相較則截止頻率不準(zhǔn)確、性能較差。

定K型濾波器，以變量f作為截止頻率，計(jì)算時(shí)只需要將f換成實(shí)際截止頻率即可。

圖4

圖4定K型LPF濾波器衰減特性

依據(jù)歸一化LPF設(shè)計(jì)定K型濾波器

計(jì)算步驟：歸一化低通濾波器——》截止頻率變換——》特征阻抗變換

M=(待設(shè)計(jì)濾波器的截止頻率)/(基準(zhǔn)濾波器的截止頻率)