パッシブフィルターLCフィルタとも呼ばれるこのフィルタ回路は、インダクタンス、キャパシタンス、抵抗で構成され、1つまたは複数の高調波を除去できます。最も一般的で使いやすい受動フィルタ構造は、インダクタンスとキャパシタンスを直列に接続したもので、主高調波(3、5、7)に対する低インピーダンスバイパスを形成できます。シングルチューンドフィルタ、ダブルチューンドフィルタ、ハイパスフィルタはすべて受動フィルタです。
アドバンテージ
パッシブフィルタは、構造がシンプルで、低コスト、動作信頼性が高く、運用コストが低いという利点があり、高調波制御方法として現在でも広く用いられている。
分類
LCフィルタの特性は、指定された技術指標要件を満たす必要があります。これらの技術要件は通常、周波数領域における動作減衰量、位相シフト、またはその両方です。場合によっては、時間領域における時間応答要件が提案されることもあります。受動フィルタは、同調フィルタとハイパスフィルタの2つのカテゴリに分類できます。同時に、異なる設計方法に応じて、イメージパラメータフィルタと動作パラメータフィルタに分類することもできます。
チューニングフィルター
同調フィルタは、単一同調フィルタと二重同調フィルタから構成され、それぞれ1つ(単一同調)または2つ(二重同調)の高調波を除去することができる。これらの高調波の周波数は、同調フィルタの共振周波数と呼ばれる。
ハイパスフィルター
ハイパスフィルタ(振幅低減フィルタとも呼ばれる)は、主に1次ハイパスフィルタ、2次ハイパスフィルタ、3次ハイパスフィルタ、C型フィルタなどがあり、特定の周波数(ハイパスフィルタのカットオフ周波数と呼ばれる)よりも低い高調波を大幅に減衰させるために使用されます。
画像パラメータフィルタ
このフィルタは、イメージパラメータ理論に基づいて設計および実装されています。このフィルタは、接続部におけるイメージインピーダンスが等しいという原理に従ってカスケード接続された複数の基本セクション(またはハーフセクション)で構成されています。基本セクションは、回路構造に応じて固定K型とm派生型に分類できます。LCローパスフィルタを例にとると、固定K型ローパス基本セクションの阻止帯域減衰量は、周波数の増加とともに単調に増加します。m派生型ローパス基本ノードは、阻止帯域内の特定の周波数で減衰ピークを持ち、減衰ピークの位置はm派生ノードのm値によって制御されます。カスケード接続されたローパス基本セクションで構成されるローパスフィルタの場合、固有減衰量は各基本セクションの固有減衰量の合計に等しくなります。フィルタの両端で終端された電源の内部インピーダンスと負荷インピーダンスが両端のイメージインピーダンスに等しい場合、フィルタの動作減衰と位相シフトは、それぞれ固有の減衰と位相シフトに等しくなります。(a) 図に示すフィルタは、固定Kセクションと2つのm派生セクションがカスケード接続された構成になっています。ZπとZπmはイメージインピーダンスです。(b) は減衰周波数特性です。阻止帯域内の2つの減衰ピーク/f∞1とf∞2の位置は、2つのm派生ノードのm値によってそれぞれ決定されます。
同様に、ハイパスフィルタ、バンドパスフィルタ、バンドストップフィルタも、それぞれ対応する基本セクションで構成することができる。
フィルタのイメージインピーダンスは、全周波数帯域において電源の純抵抗内部抵抗と負荷インピーダンスと等しくなることはなく(阻止帯域ではその差が大きくなる)、通過帯域では固有減衰量と動作減衰量が大きく異なる。技術指標の実現を確実にするためには、通常、設計において十分な固有減衰マージンを確保し、通過帯域幅を広げる必要がある。
動作パラメータフィルタ
このフィルタはカスケード接続された基本セクションで構成されておらず、R、l、C、相互インダクタンス要素によって物理的に実現可能なネットワーク関数を使用してフィルタの技術仕様を正確に近似し、得られたネットワーク関数によって対応するフィルタ回路を実現します。異なる近似基準に従って、異なるネットワーク関数が得られ、異なるタイプのフィルタを実現できます。(a) 最も平坦な振幅近似(ベルトウィッツ近似)によって実現されたローパスフィルタの特性です。通過帯域はゼロ周波数付近で最も平坦であり、阻止帯域に近づくにつれて減衰が単調に増加します。(c) 等リップル近似(チェビシェフ近似)によって実現されたローパスフィルタの特性です。通過帯域の減衰はゼロから上限の間で変動し、阻止帯域では単調に増加します。 (e) 楕円関数近似を用いてローパスフィルタの特性を実現し、減衰は通過帯域と阻止帯域の両方で一定の電圧変化を示します。(g) は、通過帯域の減衰が等振幅で変動し、阻止帯域の減衰がインデックスによって要求される上昇と下降に応じて変動するローパスフィルタの特性です。(b)、(d)、(f)および(H)は、それぞれこれらのローパスフィルタに対応する回路です。
ハイパスフィルタ、バンドパスフィルタ、バンドストップフィルタは、通常、周波数変換によってローパスフィルタから導出される。
動作パラメータフィルタは、技術指標の要求に応じて合成方法によって正確に設計され、優れた性能と経済性を備えたフィルタ回路を得ることができます。
LCフィルタは、製造が容易で、価格が安く、周波数帯域が広く、通信、計測機器などの分野で広く使用されています。同時に、他の多くの種類のフィルタの設計プロトタイプとしてもよく使用されます。
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投稿日時:2022年6月6日
