频率滤波器是一种通过特定频率并降低其他频率的信号电平的电路。了解各种类型的电感滤波器及其电源和通信系统应用。

　　滤波器可阻挡不需要的信号或噪声电压，并以很少或没有衰减的方式传递所需的信号。滤波器通常根据频率特性进行分类;低通滤波器通过低频信号，并衰减所选截止频率以上的所有频率。同样，高通滤波器仅通过频率高于所选截止频率的输入。带通滤波器在选定的频带内传递信号，陷波（或带阻）滤波器阻断其频带内的频率。

　　频率滤波器用于消除谐波。电源线还可以拾取由雷击和来自大功率发射器或辐射设备等设备的机器辐射引起的干扰（噪声）。这种类型的干扰可能会导致线路上其他类型的设备出现问题。频率滤波器用于去除这些不需要的信号。

　　电感滤波器的基本类型

　　下面给出的波形和典型频率响应图说明了各种类型滤波器的功能。

　　低通滤波器

　　低通频率滤波器是一种滤波器，允许将低于选定频率的所有频率施加到负载上，并阻挡高于该点的所有频率，如图1所示。最简单的滤波器由一个与负载串联的电感器组成。低通滤波器通常用于直流电源和音频应用。

　　在0 Hz时，电感器的电抗为零，总源电压位于负载两端。在这种情况下，有最大电流流过负载。随着频率的增加，电抗成正比地增加。电感器两端的一些源电压下降，从而减少了流经负载的电流。

　　图 1.低通滤波器的波形和频率响应。图片由阿姆娜·艾哈迈德提供

　　图1中低通滤波器的输入波形由低频信号和一个不需要的高频输入叠加而成。低频输入在输出端再现，衰减非常小，而高频噪声电压则严重衰减。

　　滤波器的增益/频率响应图是 v 的图o/v我绘制与频率的关系 （f）。如图1所示，滤波器具有低频通带，其中输出电压近似等于输入（vo/v我≈1）。通带适用于从零到截止频率的所有信号频率。对于高于截止频率的输入频率，vo/v我小于 1 并迅速下降到较低的值。因此，如图所示，频率高于 f 的信号c被衰减。

　　高通滤波器

　　图2中的高通滤波器通过高频输入电压并衰减低频输入。在这种情况下，通带高于截止频率 （fc），并且衰减带低于 fc.因此，低频输入被衰减，而高频信号被传递到输出端子。与低通滤波器一样，电感-电阻-电容电路的组合也是为此目的而设计的。

　　图 2.高通滤波器的波形和频率响应。图片由阿姆娜·艾哈迈德提供

　　这些滤波器中最简单的是与负载并联的电感器。高通滤波器通常用于通信应用，如无线电和电视广播，以及家用电器，以消除60 Hz噪声的影响。

　　剔除频率是由于振幅或大小而被剔除的频率。电感器在抑制频率下具有低电抗，从而分流负载电阻周围的电流。随着频率的增加，感抗增加，直到等于负载值。高通滤波器的尖锐截止曲线可通过谐振电路获得。此时，高通频带流过负载，提供一半或更多的功率。

　　带通滤波器

　　带通频率滤波器是在所选频率之间传递信号的滤波器。带通滤波器应用如图3所示。在这种情况下，频率带在两个截止频率（f1和 f2）。如图所示，带通滤波器在其通带内传递中间范围的信号频率，并阻挡通带上方和下方的信号频率。

　　图 3.带通滤波器的波形和频率响应。图片由阿姆娜·艾哈迈德提供

　　谐振可用于允许将一个频段的频率传送到负载。最简单的电路是串联谐振电路和并联谐振电路。带通滤波器通常用于通信应用，以调谐频带。

　　在串联谐振电路中，电容在谐振频率以下具有高电抗，电感在谐振频率以下具有低电抗。在谐振频率以上，电容具有低电抗，而电感具有高电抗。在谐振频率下，感抗等于容性电抗，最大电流通过负载电阻。使用带通滤波器，传递到负载的频率带包括曲线半功率点之间的频率带。

　　使用与负载并联的并联谐振电路可以获得相同的带通电路。低于谐振频率时，感抗较低，电流绕过负载。在谐振频率以上，容性电抗较低，并将电流分流到负载周围。在谐振频率下，并联电路的阻抗处于最大值，导致最大电流流向负载。当容性或感性电抗等于零时，电阻限制电路中的电流。带通滤波器用于再现立体声扬声器中的音频。典型的立体声扬声器系统有三个扬声器：小型（高音扬声器）、中型和大型（低音扬声器）。交叉网络是带通滤波器的排列，用于将适当的信号路由到适当的扬声器。

　　带阻（陷波）滤波器

　　带阻频率滤波器是一种减少所选频率之间信号的滤波器。使用带阻滤波器，可以防止选定的频段到达负载，如图4所示。

　　图 4.陷波滤波器的波形和频率响应。图片由阿姆娜·艾哈迈德提供

　　滤波选定的频带是使用设计有阻带的串联/并联谐振电路完成的。带阻滤波器通常用于去除特定频率（如60 Hz）的应用。

　　当串联谐振电路与负载电阻并联时，串联谐振电路在其谐振频率下，将使负载电阻周围的大部分电流短路。由于这种布置起到短路的作用，因此使用电阻器将电流从源电流限制到安全水平。

　　通过与负载串联并联谐振电路，也可以限制来自源的电流。在谐振时，将并联谐振电路与负载串联会对源产生非常高的阻抗，从而限制流过负载的电流。该电路中的最大电流受负载值和源电压值的限制。

　　频率滤波器的关键要点

　　频率滤波器是电感器、电容器和电阻器的组合，可以选择或抑制频率带。这些组件的不同组合的特性使得可以从一个广播电台或电视台选择广播，同时排除其他广播或电视台。频率滤波器通常用于电力应用（消除谐波）和通信应用（衰减不需要的频率信号）。