Что такое ЗФ: заграждающий фильтр в радиотехнике и связи

ЗФ — это заграждающий фильтр (его также называют режекторным или режекторным режущим), который подавляет узкую полосу частот, свободно пропуская все остальные. Если ваш радиоприёмник «захлёбывается» от мощной помехи на соседнем канале, а нужный сигнал тонет в свисте и треске, именно ЗФ становится тем узлом, который вырезает мешающую частоту, не трогая полезный спектр. В англоязычной литературе такой фильтр обозначается notch filter или band-stop filter.

Аббревиатура ЗФ встречается в схемах раций, усилителей, измерительной аппаратуры и даже в аудиотехнике. В этой статье разберём, как устроен заграждающий фильтр, какие бывают его разновидности, где он применяется на практике и как проверить его работоспособность при ремонте аппаратуры.

Принцип работы заграждающего фильтра

Задача ЗФ противоположна задаче полосового фильтра: тот выделяет нужную полосу, а заграждающий — «вырезает» её из спектра. На амплитудно-частотной характеристике это выглядит как глубокий провал на частоте режекции. Всё, что ниже и выше этой частоты, проходит с минимальным ослаблением.

Основу классического ЗФ составляет резонансный контур или его эквивалент на активных элементах. На частоте резонанса цепь ведёт себя как очень большое или очень малое сопротивление — в зависимости от схемы включения — и тем самым блокирует прохождение сигнала этой частоты. Чем выше добротность контура, тем уже и глубже провал характеристики.

Ключевые параметры, по которым оценивают любой заграждающий фильтр:

• 📉 Частота режекции — центральная частота подавляемой полосы;
• 📏 Глубина подавления — насколько сильно ослабляется сигнал на частоте режекции;
• 🎚️ Полоса заграждения — ширина вырезаемого участка спектра;
• 🔊 Затухание в полосе пропускания — потери для полезного сигнала вне зоны режекции.

Основные виды заграждающих фильтров

Схемотехника предлагает несколько устоявшихся решений. Выбор зависит от диапазона частот, требуемой добротности и допустимой сложности узла.

Пассивные LC-фильтры строятся на катушках индуктивности и конденсаторах. Параллельный колебательный контур, включённый последовательно в тракт, на резонансной частоте имеет максимальное сопротивление и «разрывает» путь сигналу. Такие решения типичны для радиочастотных трактов приёмников и передатчиков.

Фильтр двойного Т-моста — классика для низких частот, например для подавления сетевой наводки 50 Гц. Схема собирается только на резисторах и конденсаторах, без катушек, что упрощает миниатюризацию. Часто её дополняют операционным усилителем, превращая в активный ЗФ с более крутой характеристикой.

Кварцевые и ПАВ-резонаторы применяют там, где нужна очень высокая добротность и стабильность частоты режекции. Цифровые режекторные фильтры реализуются программно — в процессорах сигналов, SDR-приёмниках и звуковых редакторах.