高通濾波器
高通濾波器是一個使高頻率比較容易通過而阻止低頻率通過的系統。它去掉了信號中不必要的低頻成分或者說去掉了低頻干擾。其特性在時域及頻域中可分別用沖激響應及頻率響應描述。后者是用以頻率為自變量的函數表示,一般情況下它是一個以復變量jω為自變量的的復變函數,以H（jω）表示。它的模H（ω）和幅角φ（ω）為角頻率ω的函數,分別稱為系統的“幅頻響應”和“相頻響應”,它分別代表激勵源中不同頻率的信號成分通過該系統時所遇到的幅度變化和相位變化。可以證明,系統的“頻率響應”就是該系統“沖激響應”的傅里葉變換。當線性無源系統可以用一個N階線性微分方程表示時,頻率響應H（jω）為一個有理分式,它的分子和分母分別與微分方程的右邊和左邊相對應。
基本概念
高通濾波器是一種讓某一頻率以上的信號分量通過,而對該頻率以下的信號分量大大抑制的電容、電感與電阻等器件的組合裝置。其特性在時域及頻域中可分別用沖激響應及頻率響應描述。后者是用以頻率為自變量的函數表示,一般情況下它是一個以復變量jω為自變量的的復變函數,以H(jω)表示。它的模H(ω)和幅角φ(ω)為角頻率ω的函數,分別稱為系統的"幅頻響應"和"相頻響應",它分別代表激勵源中不同頻率的信號成分通過該系統時所遇到的幅度變化和相位變化。可以證明,系統的"頻率響應"就是該系統"沖激響應"的傅里葉變換。當線性無源系統可以用一個N階線性微分方程表示時,頻率響應H(jω)為一個有理分式,它的分子和分母分別與微分方程的右邊和左邊相對應。
種類
1、按照所采用的器件不同分類有源高通濾波器、無源高通濾波器。
無源高通濾波器: 僅由無源元件(R、L 和C)組成的濾波器,它是利用電容和電感元件的電抗隨頻率的變化而變化的原理構成的。這類濾波器的優點是:電路比較簡單,不需要直流電源供電,可靠性高;缺點是:通帶內的信號有能量損耗,負載效應比較明顯,使用電感元件時容易引起電磁感應,當電感L較大時濾波器的體積和重量都比較大,在低頻域不適用。
有源高通濾波器:由無源元件(一般用R和C)和有源器件(如集成運算放大器)組成。這類濾波器的優點是:通帶內的信號不僅沒有能量損耗,而且還可以放大,負載效應不明顯,多級相聯時相互影響很小,利用級聯的簡單方法很容易構成高階濾波器,并且濾波器的體積小、重量輕、不需要磁屏蔽(由于不使用電感元件);缺點是:通帶范圍受有源器件(如集成運算放大器)的帶寬限制,需要直流電源供電,可靠性不如無源濾波器高,在高壓、高頻、大功率的場合不適用。
2、按照濾波器的數學特性分為一階高通濾波器、二階高通濾波器等。
以上兩種分類方法相互獨立。有源高通濾波器更為常見,如一階有源高通濾波器、二階有源高通濾波器等。其中一階有源高通濾波器較為簡單,其電路原理圖和幅頻特性曲線分別如圖所示。
傳遞函數為:
頻率特性為:
幅頻特性為:
相頻特性為:
應用
在電力系統中,諧波補償時用高通濾波器濾除某次及其以上的各次諧波。
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