Рис. 6.14.
Принципиальные схемы ПФ 3-го порядка на среднюю частоту 10 МГц и полосу пропускания 1 МГц показаны на рис 6.14 (первый элемент параллельный) и 6.15 (первый элемент последовательный).
АЧХ всех этих фильтров вблизи полосы пропускания показана на рис. 6.16.
Видны те же самые зависимости, что и для ФНЧ, и ФВЧ. Резче всех падает АЧХ на срезах у эллиптического фильтра. За ним по мере ухудшения идут Hourglass, Чебышев 2, Чебышев 1 и Баттерворт. И опять плох фильтр Бесселя.
АЧХ в полосе пропускания имеет те же закономерности, что и для ФНЧ и ФВЧ:
Фильтр Бесселя худший. У него задолго до частот среза начинает заваливаться АЧХ. И этот завал достигает 6 дБ на краях полосы пропускания.
Баттерворт держит ровную АЧХ примерно в + 0,4 МГц, а дальше она начинает гладко заваливаться до 3 дБ на частоте среза.
Чебышев 1 имеет волнообразную АЧХ в полосе прозрачности с неравномерностью до 1 дБ (столько задано при проектировании). Но зато и на краях полосы затухание всего 1 дБ.
Чебышев 2 в полосе имеет почти такую же АЧХ, как и Баттерворт.
Эллиптический фильтр аналогично Чебышеву 1 имеет неравномерность в полосе 1 дБ (эта величина также задается пользователем в исходных данных для проектирования) и ослабление 3 дБ на частоте среза.
Hourglass имеет плоскую АЧХ почти при расстройках до + 0,43 МГц и ослабление 3 дБ на краях полосы.
АЧХ всех фильтров рис. 6.14, 6.15 при больших расстройках показаны на рис. 6.17. закономерности этих АЧХ такие же, как для ФНЧ и ФВЧ. Максимальное затухание за полосой дает Чебышев 1, максимальную крутизну среза вблизи полосы пропускания – эллиптический фильтр.
На следующем рис. 6.18 показаны частотные зависимости коэффициента отражения от входа (то, что покажет измеритель КСВ в положении ”Отраженная волна”) для всех типов фильтров рис. 6.14, 6.15.
Видны те же самые закономерности, что и у ФНЧ, и у ФВЧ:
очень плохое согласование за полосой.
Плохое согласование в полосе пропускания у фильтра Бесселя.
Фильтры Баттерворта, Чебышева 2 имеют хорошее согласование при расстройках + 0,3 МГц, а дальше по мере приближения к краям полосы их согласование быстро ухудшается.
Согласование фильтров Чебышева 1 и эллиптического не очень хорошее внутри полосы, но улучшается вблизи частоты среза.
Коэффициент отражения Hourglass фильтра не превышает 0,2 (т.е. КСВ = 1,5) для расстроек + 0,42 МГц, но быстро растет при подходе к краям полосы. Если нужно хорошее согласование внутри полосы (например, это диапазонный полосовой фильтр на входе приемника), то лучшим выходом будет Hourglass с полосой на ~15…20% шире используемого диапазона.
На рис. 6.19 показаны формы выходного сигнала всех фильтров рис. 6.14, 6.15 при подаче на их вход фронта единичного прямоугольного скачка. Поскольку фронт этого скачка считается бесконечно коротким, то в его спектре имеются все частоты. В том числе и попадающие в полосу прозрачности наших фильтров.
Фильтр Бесселя пропускает всё, попадающее в его полосу прозрачности, и практически ничего не добавляет от себя. Все остальные фильтры дают дополнительный «звон». Сильнее и дольше всех звенит эллиптический фильтр. Затем по мере улучшения идут Hourglass, Чебышев 2, Чебышев 1 и Баттерворт.
Для фильтрации импульсных сигналов на несущей частоте (например, радиолокация, приём телеграфа) применяют только фильтры Бесселя. Невзирая на их неважную частотную избирательность. Потому что фантомные сигналы от ”звона” высокоизбирательного фильтра сведут на нет саму идею фильтрации. Фильтрация нам ведь понадобилась, чтобы избавиться от мешающих сигналов, а не для того, чтобы создавать новые.
Например, если польстившись на хорошую АЧХ, в низкочастотном тракте КВ приемника поставить для приема телеграфа фильтр Чебышева 1, то слабые CW сигналы будут ”размазываться” дополнительными колебаниями, создаваемыми фильтром. И что из слышимого на выходе фильтра передал корреспондент, а что ”назвонил” фильтр понять будет крайне сложно, если вообще возможно.