高通濾波器
高通濾波器是一個使高頻率比較容易通過而阻止低頻率通過的系統(tǒng)。它去掉了信號中不必要的低頻成分或者說去掉了低頻干擾。其特性在時域及頻域中可分別用沖激響應(yīng)及頻率響應(yīng)描述。后者是用以頻率為自變量的函數(shù)表示,一般情況下它是一個以復(fù)變量jω為自變量的的復(fù)變函數(shù),以H（jω）表示。它的模H（ω）和幅角φ（ω）為角頻率ω的函數(shù),分別稱為系統(tǒng)的“幅頻響應(yīng)”和“相頻響應(yīng)”,它分別代表激勵源中不同頻率的信號成分通過該系統(tǒng)時所遇到的幅度變化和相位變化�？梢宰C明,系統(tǒng)的“頻率響應(yīng)”就是該系統(tǒng)“沖激響應(yīng)”的傅里葉變換。當線性無源系統(tǒng)可以用一個N階線性微分方程表示時,頻率響應(yīng)H（jω）為一個有理分式,它的分子和分母分別與微分方程的右邊和左邊相對應(yīng)。
基本概念
高通濾波器是一種讓某一頻率以上的信號分量通過,而對該頻率以下的信號分量大大抑制的電容、電感與電阻等器件的組合裝置。其特性在時域及頻域中可分別用沖激響應(yīng)及頻率響應(yīng)描述。后者是用以頻率為自變量的函數(shù)表示,一般情況下它是一個以復(fù)變量jω為自變量的的復(fù)變函數(shù),以H(jω)表示。它的模H(ω)和幅角φ(ω)為角頻率ω的函數(shù),分別稱為系統(tǒng)的"幅頻響應(yīng)"和"相頻響應(yīng)",它分別代表激勵源中不同頻率的信號成分通過該系統(tǒng)時所遇到的幅度變化和相位變化�？梢宰C明,系統(tǒng)的"頻率響應(yīng)"就是該系統(tǒng)"沖激響應(yīng)"的傅里葉變換。當線性無源系統(tǒng)可以用一個N階線性微分方程表示時,頻率響應(yīng)H(jω)為一個有理分式,它的分子和分母分別與微分方程的右邊和左邊相對應(yīng)。
種類
1、按照所采用的器件不同分類有源高通濾波器、無源高通濾波器。
無源高通濾波器: 僅由無源元件(R、L 和C)組成的濾波器,它是利用電容和電感元件的電抗隨頻率的變化而變化的原理構(gòu)成的。這類濾波器的優(yōu)點是:電路比較簡單,不需要直流電源供電,可靠性高;缺點是:通帶內(nèi)的信號有能量損耗,負載效應(yīng)比較明顯,使用電感元件時容易引起電磁感應(yīng),當電感L較大時濾波器的體積和重量都比較大,在低頻域不適用。
有源高通濾波器:由無源元件(一般用R和C)和有源器件(如集成運算放大器)組成。這類濾波器的優(yōu)點是:通帶內(nèi)的信號不僅沒有能量損耗,而且還可以放大,負載效應(yīng)不明顯,多級相聯(lián)時相互影響很小,利用級聯(lián)的簡單方法很容易構(gòu)成高階濾波器,并且濾波器的體積小、重量輕、不需要磁屏蔽(由于不使用電感元件);缺點是:通帶范圍受有源器件(如集成運算放大器)的帶寬限制,需要直流電源供電,可靠性不如無源濾波器高,在高壓、高頻、大功率的場合不適用。
2、按照濾波器的數(shù)學特性分為一階高通濾波器、二階高通濾波器等。
以上兩種分類方法相互獨立。有源高通濾波器更為常見,如一階有源高通濾波器、二階有源高通濾波器等。其中一階有源高通濾波器較為簡單,其電路原理圖和幅頻特性曲線分別如圖所示。
傳遞函數(shù)為:
頻率特性為:
幅頻特性為:
相頻特性為:
應(yīng)用
在電力系統(tǒng)中,諧波補償時用高通濾波器濾除某次及其以上的各次諧波。
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