뉴스 - 수동 필터의 특징

수동 필터LC 필터라고도 하는 수동 필터는 인덕턴스, 커패시턴스 및 저항으로 구성된 필터 회로로, 하나 이상의 고조파를 제거할 수 있습니다. 가장 일반적이고 사용하기 쉬운 수동 필터 구조는 인덕턴스와 커패시턴스를 직렬로 연결하여 주요 고조파(3차, 5차 및 7차)에 대한 저임피던스 바이패스를 형성하는 것입니다. 단일 동조 필터, 이중 동조 필터 및 고역 통과 필터는 모두 수동 필터입니다.
이점
수동 필터는 구조가 간단하고, 비용이 저렴하며, 작동 신뢰성이 높고, 운영 비용이 낮다는 장점이 있어 고조파 제어 방법으로 여전히 널리 사용되고 있습니다.
분류
LC 필터의 특성은 규정된 기술 지표 요구 사항을 충족해야 합니다. 이러한 기술 요구 사항은 일반적으로 주파수 영역에서의 동작 감쇠, 위상 편이 또는 둘 다이며, 때로는 시간 영역에서의 시간 응답 요구 사항이 제시되기도 합니다. 수동 필터는 동조 필터와 고역 통과 필터의 두 가지 범주로 나눌 수 있습니다. 또한, 설계 방법에 따라 영상 파라미터 필터와 동작 파라미터 필터로 구분할 수 있습니다.
튜닝 필터
튜닝 필터는 단일 튜닝 필터와 이중 튜닝 필터로 구성되며, 단일 튜닝 필터는 하나의 고조파를, 이중 튜닝 필터는 두 개의 고조파를 걸러낼 수 있습니다. 이때 걸러지는 고조파의 주파수를 튜닝 필터의 공진 주파수라고 합니다.
고역 통과 필터
고역 통과 필터는 진폭 감소 필터라고도 하며, 주로 1차 고역 통과 필터, 2차 고역 통과 필터, 3차 고역 통과 필터 및 C형 필터를 포함합니다. 이러한 필터는 특정 주파수(고역 통과 필터의 차단 주파수)보다 낮은 고조파를 크게 감쇠시키는 데 사용됩니다.
이미지 파라미터 필터
이 필터는 영상 파라미터 이론을 기반으로 설계 및 구현되었습니다. 이 필터는 연결부에서 동일한 영상 임피던스 원리에 따라 여러 개의 기본 섹션(또는 반쪽 섹션)이 직렬로 연결되어 구성됩니다. 기본 섹션은 회로 구조에 따라 고정 K형과 m 유도형으로 나눌 수 있습니다. LC 저역 통과 필터를 예로 들면, 고정 K형 저역 통과 기본 섹션의 저지대역 감쇠는 주파수 증가에 따라 단조롭게 증가합니다. 반면, m 유도형 저역 통과 기본 노드는 저지대역 내 특정 주파수에서 감쇠 피크를 가지며, 이 감쇠 피크의 위치는 m 유도 노드의 m 값에 의해 제어됩니다. 직렬 연결된 저역 통과 기본 섹션으로 구성된 저역 통과 필터의 경우, 고유 감쇠는 각 기본 섹션의 고유 감쇠의 합과 같습니다. 필터 양단에 연결된 전원 공급 장치의 내부 임피던스와 부하 임피던스가 양단의 영상 임피던스와 같을 때, 필터의 동작 감쇠와 위상 편이는 각각 고유 감쇠와 위상 편이와 같습니다. (a) 그림에 나타낸 필터는 고정된 K개의 섹션과 두 개의 m개의 파생 섹션이 직렬로 연결된 구조입니다. Zπ와 Zπm은 영상 임피던스입니다. (b)는 필터의 감쇠 주파수 특성입니다. 정지대역 내 두 개의 감쇠 피크 /f∞1과 f∞2의 위치는 각각 두 개의 m개의 파생 노드의 m 값에 의해 결정됩니다.
마찬가지로 고역 통과 필터, 대역 통과 필터 및 대역 저지 필터도 각각 대응하는 기본 부분으로 구성될 수 있습니다.
필터의 영상 임피던스는 전체 주파수 대역에서 전원 공급 장치의 순수 저항 내부 저항 및 부하 임피던스와 같을 수 없으며(차단 대역에서 차이가 더 큼), 통과 대역에서 고유 감쇠와 동작 감쇠는 크게 다릅니다. 기술 지표의 실현을 보장하기 위해서는 일반적으로 설계 시 충분한 고유 감쇠 여유를 확보하고 통과 대역 폭을 넓혀야 합니다.
작동 매개변수 필터
이 필터는 기본 회로들을 직렬로 연결한 것이 아니라, 저항(R), 임피던스(l), 커패시터(C) 및 상호 인덕턴스 소자를 이용하여 물리적으로 구현 가능한 네트워크 함수를 활용해 필터의 기술적 사양을 정확하게 근사화한 후, 얻어진 네트워크 함수를 기반으로 해당 필터 회로를 구현합니다. 근사화 기준에 따라 다양한 네트워크 함수를 얻을 수 있으며, 이를 통해 다양한 유형의 필터를 구현할 수 있습니다. (a) 가장 평탄한 진폭 근사(베르토비츠 근사)를 사용하여 구현한 저역 통과 필터의 특성입니다. 통과 대역은 0Hz 부근에서 가장 평탄하며, 차단 대역에 가까워질수록 감쇠가 단조롭게 증가합니다. (c) 등리플 근사(체비셰프 근사)를 사용하여 구현한 저역 통과 필터의 특성입니다. 통과 대역에서의 감쇠는 0과 상한값 사이에서 변동하며, 차단 대역에서는 단조롭게 증가합니다. (e) 타원 함수 근사를 사용하여 저역 통과 필터의 특성을 구현한 경우, 통과 대역과 차단 대역 모두에서 감쇠가 일정한 전압 변화를 보입니다. (g)는 다음과 같이 구현된 저역 통과 필터의 특징입니다. 통과 대역에서의 감쇠는 동일한 진폭으로 변동하고, 차단 대역에서의 감쇠는 지표에서 요구하는 상승 및 하강에 따라 변동합니다. (b), (d), (f) 및 (H)는 각각 이러한 저역 통과 필터에 해당하는 회로입니다.
고역 통과 필터, 대역 통과 필터 및 대역 저지 필터는 일반적으로 주파수 변환을 통해 저역 통과 필터에서 파생됩니다.
작동 파라미터 필터는 기술 지표 요구 사항에 따라 합성 방법을 통해 정확하게 설계되어 우수한 성능과 경제성을 갖춘 필터 회로를 얻을 수 있습니다.
LC 필터는 제작이 간편하고 가격이 저렴하며 주파수 대역이 넓어 통신, 계측 및 기타 분야에서 널리 사용됩니다. 또한, 다른 여러 유형의 필터 설계의 원형으로도 자주 활용됩니다.