2. Области применения фильтров. Требования к фильтрам.

Пассивные электрические фильтры применяют в системах связи для подавления по­мех, в различных переговорных и приемо-передающих устройствах и т. д. В последнее время с развитием помехоустойчивого радиоприёма с синхронным детектированием проявляется инте­рес к широкополосным фильтрам с амплитудно-частотной харак­теристикой, близкой к прямоугольной, поскольку избирательность такого приёмника определяется в основном фильтром звуковой частоты. Фильтры, пред­назначенные для работы в диапазоне частот выше нескольких со­тен герц, выполняются обычно из индуктивностей и конденсаторов (LC-фильтры). Проектируя фильтры с узкой переходной областью, стремятся выполнить его из возможно более добротных LC-звеньев. Звенья соединяют каскадно друг с другом и с согласованной омической нагрузкой. Применяя большое число звеньев и располагая звеньями со сколь угодно малыми потерями, можно, в принципе, построить фильтр с характеристикой, неограниченно приближающейся к прямоугольной.

В последние годы выявилась «новая» область применения электрических фильтров, особенно в диапазоне очень низких ча­стот вплоть до долей герца. Такие фильтры применяют в акустике и гидроакустике, в геологоразведке, в технике автоматичес­кого регулирования в промышленности, в измерительной техни­ке для анализа шумов и вибраций сооружений, различных машин и механизмов. Особое место занимает применение фильтров на борту самолётов и других движущихся объектов в контрольно-измерительной аппаратуре, радиотелеметрических системах, системах автоматического управления и т. п.

До недавнего времени наиболее экономично и эффективно задачи фильтрации электрических сигналов решались с использованием LC-фильтров. Достоинствами этих фильтров являются: достаточная стабильность, связанная с малой чувствительностью характеристик фильтров к разбросу параметров L и C, низкий уровень шумов, возможность простой реализации разнообразных частотных характеристик. Однако наряду с достоинствами LC-фильтры имеют ряд существенных недостатков: большие масса и габариты (особенно на низких частотах), сложность и сравнительно высокая стоимость изготовления, малая помехоустойчивость к электромагнитным полям, нелинейность, связанная с насыщением материала сердечника, а также значительное последовательное сопротивление и распре­деленная межвитковая ёмкость обмотки катушки индуктивности.

Применение фильтров в диапазоне очень низких ча­стот характеризуется жёсткими требованиями к неравномерности коэффициента пе­редачи  в зоне прозрачности (обычно не более нескольких про­центов) и стабильности параметров АЧХ фильтра. Эти требования для пассивных LC-фильтров в диапазоне низких ча­стот оказываются неразрешимыми.

С другой стороны, требование снижения потерь в конденсаторах также оз­начает увеличение их размеров и веса. Если при этом требуется высокая стабильность параметров АЧХ фильтра при изменении в широких пределах уровня входного сигнала, то по сравнению с современной микроминиатюрной аппара­турой такой фильтр на несколько порядков превышает габариты защищаемого устройства.

Все эти явления выражены тем сильнее, чем ниже частотный диапазон фильтра. Построить компактный высококачествен­ный пассивный LC-фильтр на диапазон очень низких частот практически невозможно. В связи с этим появились так называемые «активные» фильтры, которые состоят из RC- или RCL-цепей в со­четании с электронными усилительными схемами и характери­зуются отсутствием или малыми размерами индуктивностей, что даёт высокую компактность, относительно малую стоимость, а также устойчивость к внешним воздействиям.

Активные фильтры отвечают противоречивым требованиям современной радиоэлектронной аппаратуры, что гарантирует ими прочное положение в малога­баритной аппаратуре по защите измерительных систем и систем автоматики, работающей в диапазоне от низких до сред­них радиочастот.