在往期文章有源滤波器与无源滤波器的区别中,我们曾重点对两者做了普及。今天,小编就带大家了解为什么无源滤波器能够滤波?
其实,滤波器能够滤波的本质,是利用构造特定的阻抗特性引起反射和损耗来实现对频率的选择。那从能量守恒的角度来讲,被抑制掉的信号去哪里了?
我们先看一下基本电路原理,上图中负载接收的功率为:
我们知道,最大功率传输条件是源和负载满足共轭匹配。当源阻抗选为纯电阻50欧时,负载也得为50欧,它才能吸收最大的功率。负载阻抗与源阻抗相差越大,能量反射回到源的比例越大,负载吸收功率越少。
怎样衡量两阻抗差异程度呢,我们回顾一下电磁场与波,电磁波从媒质1垂直入射到媒质2,会出现透射与反射的现象。反射系数模值越大,反射能量越多。
如果在源和负载之间插入一个无源无耗二端口网络,使得我们从源向右看去的阻抗,在通带等于50欧,而阻带与50欧相差很大(即反射系数很大),这个网络就有了滤波性能。所以说滤波器在某种程度上可以看作一个阻抗变换器。
举个例子说明,在AWR中查看上图电路的阻抗实部虚部:
取源电阻50欧,查看反射系数(S11)、负载与源功率比(Pratio),有:
通带内,实部接近50欧,虚部趋于零,也就是负载阻抗接近于源阻抗;反射系数模值趋于零(匹配,全透射),功率传输接近50%。
阻带内,实部接近于零,虚部很大,类似一个纯电抗元件,储能而不耗能;反射系数模值很大,接近于1(全反射),功率传输基本为零。
这也就解释了为什么滤波器在通带内传输功率,而在阻带内抑制功率的频率选择特性了。
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