Проектирование LC-фильтры нижних частот Применение в области сверхнизких частот (СНЧ) (обычно ниже 1 Гц) представляет ряд специфических проблем, связанных с непрактичностью использования пассивных компонентов на таких частотах. Ниже перечислены основные проблемы:

1. Непрактично большие значения индуктивности (L) и емкости (C)

Частота среза (\(f_c\)) LC-фильтра нижних частот определяется по формуле:

Для сверхнизких частот (например, 0,1 Гц) L и C должны быть чрезвычайно большими (например, генри и фарады), что делает пассивные компоненты громоздкими, дорогими и содержащими потери.

2. Компонентные неидеальности

Проблемы с индуктором:

Большие индукторы имеют высокое сопротивление постоянному току (DCR), что приводит к значительным потерям I²R.

Насыщение сердечника и нелинейность в больших катушках индуктивности искажают поведение сигнала.

Паразитная емкость становится проблемой, влияя на подавление высоких частот.

Проблемы с конденсаторами:

Электролитические конденсаторы (необходимые для большой емкости) имеют высокое ЭПС (эквивалентное последовательное сопротивление), что снижает эффективность фильтра.

Ток утечки и диэлектрическая абсорбция вносят ошибки в целостность сигнала.

3. Чувствительность к допускам компонентов

Небольшие изменения L или C (из-за производственных допусков, температурного дрейфа или старения) вызывают значительные сдвиги частоты среза.

Обеспечение жестких допусков для сверхбольших компонентов — сложная и дорогостоящая задача.

4. Плохая переходная характеристика и высокие постоянные времени

Постоянная времени фильтра (τ = L/R или RC) становится чрезвычайно большой, что приводит к:

Медленное время установления (нежелательно для ступенчатых реакций).

Чрезмерные фазовые задержки, делающие фильтр непригодным для систем управления в реальном времени.

5. Восприимчивость к шумам и помехам

На сверхнизких частотах доминирует шум 1/f (мерцательный шум), ухудшающий качество сигнала.

Большие катушки индуктивности и конденсаторы действуют как антенны, улавливая электромагнитные помехи (ЭМП).

6. Часто требуются альтернативные решения

Из-за непрактичных пассивных компонентов проектировщики часто прибегают к:

Активные фильтры (использующие операционные усилители, OTA или гираторы для имитации больших значений L/C).

Фильтры на коммутируемых конденсаторах (для программируемых частот среза).

Цифровая фильтрация (подходы на основе DSP для точного управления).

Заключение:

Пока LC-фильтры Они просты и эффективны на высоких частотах, но их применение в сверхнизкочастотных приложениях ограничено размерами компонентов, потерями, допусками и шумом. В таких случаях активные методы фильтрации или цифровая обработка сигналов часто являются более эффективными альтернативами.

Компания Yun Micro, как профессиональный производитель пассивных радиочастотных компонентов, может предложить полосовые фильтры до 40 ГГц, в том числе полосовой фильтр, фильтр нижних частот, фильтр верхних частот, полосовой режекторный фильтр.

Добро пожаловать, свяжитесь с нами: liyong@blmicrowave.com