Что такое режекторный фильтр

Режекторный фильтр (полосно-заграждающий, ПЗФ, по-английски notch или band-stop) пропускает весь диапазон, кроме одной узкой полосы, которую подавляет на десятки децибел. Это зеркальная противоположность полосового фильтра: полосовой оставляет одну полосу и давит всё вокруг, режекторный вырезает одну полосу и пропускает всё вокруг.

ФНЧпропускает ниже срезаФВЧпропускает выше срезаПолосовойпропускает одну полосуРежекторныйвырезает одну полосупо вертикали — пропускание, по горизонтали — частота
Четыре типа фильтров по форме частотной характеристики. Тип выбирают по тому, где помеха лежит относительно рабочей полосы.

Режекторный фильтр ставят, когда мешает конкретный передатчик на известной частоте, а всё остальное нужно сохранить. Типичные случаи: мощная соседняя служба рядом с широкополосным приёмником, собственный передатчик на объекте, который глушит соседний приёмник, или вырезание одного сотового диапазона из широкополосного тракта усилителя. Обзор всех четырёх типов — в статье «Фильтры СВЧ: типы и подбор».

Ключевые параметры режекторного фильтра

ПараметрЧто означаетПример
Полоса загражденияГде фильтр подавляет сигнал1029–1031 и 1089–1091 МГц
Подавление (заграждение)На сколько децибел ослаблена помехане менее 30–65 дБ
Полосы пропусканияГде сигнал проходит с малыми потерями960–1012, 1048–1072, 1108–1250 МГц
Вносимые потериПотери в полосах пропускания1–3 дБ, у самых крутых до 5 дБ
КСВНСогласование в полосах пропускания≤ 1,40
МощностьЧто выдерживает в тракте передачидо 200 Вт средней

Главный показатель — подавление на частоте помехи, а не число звеньев фильтра. Второй по важности — крутизна: насколько близко к полосе заграждения начинается полоса пропускания. Чем ближе полезный сигнал к помехе, тем круче нужен фильтр, тем больше в нём резонаторов и тем выше потери.

Как устроен режекторный фильтр: схема

Простейший режекторный фильтр — резонатор, подключённый к линии параллельно. Вдали от своей частоты он почти не нагружает линию, и сигнал проходит. На резонансной частоте резонатор отводит энергию из линии: волна отражается обратно к источнику, а дальше по линии проходит лишь её малая часть. На низких частотах резонатор делают из катушки и конденсатора (LC-схема), на УКВ и в сотовых диапазонах — из коаксиальных или полостных резонаторов, на СВЧ — из микрополосковых и волноводных.

Один резонатор даёт узкий провал с пологими склонами. Чтобы получить заданное подавление в широкой полосе заграждения и крутые склоны, ставят несколько резонаторов, разнесённых по линии примерно на четверть волны и настроенных на соседние частоты полосы заграждения. Каждый следующий резонатор углубляет провал и делает склоны круче, но добавляет потерь в полосе пропускания. Чем выше добротность резонаторов, тем круче склоны при тех же потерях; добротность растёт с размером резонатора, поэтому крутые фильтры нижних диапазонов крупные и тяжёлые.

Настройку резонаторов задаёт изготовитель, а на объекте фильтр проверяют анализатором цепей: на частоте помехи — подавление, на рабочих частотах — потери и КСВН. Температура сдвигает резонансные частоты, поэтому между полосами заграждения и пропускания оставляют зазор с запасом на температурный уход.

Крутизна: почему близкая помеха дороже

В таблице режекторной серии KADAMM ПЗФ хорошо видно, как зазор между полосами пропускания и заграждения связан с потерями и подавлением:

ИсполнениеЗаграждениеПропусканиеЗазорПотериПодавление
KADAMM ПЗФ-1785/1805-401785–1805 МГц0–1755; 1815–5200 МГц10 МГц сверху2 дБ40 дБ
KADAMM ПЗФ-2570/2620-552570–2620 МГц0–2555; 2635–4000 МГц15 МГц2 дБ55 дБ
KADAMM ПЗФ-2575/2615-502575–2615 МГц0–2570; 2620–3000 МГц5 МГц5 дБ50 дБ
KADAMM ПЗФ-3300/3800-503300–3800 МГц0–3190; 3925–8500 МГц110–125 МГц1,2 дБ50 дБ

Фильтр с зазором 5 МГц теряет в полосе пропускания 5 дБ, а фильтр с зазором больше 100 МГц — 1,2 дБ при том же подавлении. Поэтому при выборе сначала уточняют, как близко к помехе лежат рабочие частоты, и только потом ищут исполнение.

Режекторные фильтры по задачам

ЗадачаЧто ставитьПример исполнения
Вырезать сотовый диапазон из широкополосного трактаПЗФ на этот диапазонKADAMM ПЗФ-791/821-60 (LTE-800), ПЗФ-880/915-40, ПЗФ-1710/1785-40
Убрать сигнал Wi-Fi 5 ГГц из тракта другого оборудованияПЗФ на 5150–5850 МГцKADAMM ПЗФ-5150/5850-50
Подавить 5G NR 3,5 ГГц в тракте другого оборудованияПЗФ на 3300–3800 МГцKADAMM ПЗФ-3300/3800-50
Убрать LTE-700 (758–803 МГц) из тракта другого оборудованияПЗФ на 743–818 МГцКАДАММ ПЗФ-743/818-N
Защитить аппаратуру 960–1250 МГц от сигналов 1030 и 1090 МГцДвухполосный ПЗФКАДАММ ПЗФ-1029/1091-N

Частоты 1030 и 1090 МГц используют запросчики и ответчики вторичной радиолокации. КАДАММ ПЗФ-1029/1091-N вырезает обе полосы с подавлением не менее 50 дБ и пропускает 960–1012, 1048–1072 и 1108–1250 МГц с потерями не более 1,5 дБ, выдерживая 200 Вт. Таблица из 45 исполнений до 18 ГГц — в карточке серии KADAMM ПЗФ.

Фильтр нижних частот (ФНЧ): гармоники передатчика

Любой передатчик кроме основной частоты излучает гармоники — на удвоенной, утроенной частоте и выше. Они попадают в полосы других служб и мешают им. Гармоники всегда лежат выше рабочей частоты, поэтому их срезает фильтр нижних частот с частотой среза чуть выше рабочего диапазона: полезный сигнал проходит, гармоники подавляются.

МодельПропусканиеПодавлениеПотериМощностьДля чего
КАДАММ ФНЧ-110-Nдо 110 МГц≥ 50 дБ на 150–2000 МГц≤ 1,5 дБ50 ВтПередатчики УКВ ЧМ 88–108 МГц: гармоники от 176 МГц
КАДАММ ФНЧ-160-Nдо 160 МГц≥ 55 дБ≤ 0,3 дБпо запросуПередатчики VHF 136–160 МГц
КАДАММ ФНЧ-410-Nдо 410 МГц≥ 40 дБ на 519 МГц, ≥ 60 дБ на 570–2500 МГц≤ 0,41 дБ300 ВтПередатчики VHF и до 410 МГц
КАДАММ ФНЧ-500-Nдо 500 МГц≥ 55 дБ≤ 0,5 дБ, КСВН ≤ 1,20по запросуПередатчики UHF до 500 МГц

Например, у передатчика на 100 МГц вторая гармоника — 200 МГц, третья — 300 МГц; КАДАММ ФНЧ-110-N подавляет их не менее чем на 50 дБ. КАДАММ ФНЧ-410-N при потерях всего 0,41 дБ выдерживает 300 Вт средней мощности, поэтому его ставят прямо на выход мощного передатчика. Для СВЧ-трактов есть серии KADAMM ФНЧ (47 исполнений до 28 ГГц) и коаксиальные KADAMM ФНЧ-К с разъёмами N.

ФНЧ ставят после передатчика, а не перед антенной «где-нибудь». Гармоники рождаются в выходном каскаде; фильтр, установленный до усилителя мощности, их не уберёт. Частоту среза выбирают выше рабочей полосы, но ниже второй гармоники.

Фильтр верхних частот (ФВЧ): низкочастотные помехи

Фильтр верхних частот пропускает всё выше частоты среза и подавляет то, что ниже. Его ставят, когда приёмнику мешают мощные низкочастотные передатчики — например, ЧМ-вещание 88–108 МГц рядом с приёмником авиационного или служебного диапазона выше 118 МГц, — а также для отсечения наводок и низкочастотного шума.

МодельПропусканиеПодавлениеПотериДля чего
КАДАММ ФВЧ-118-N118–136 МГц≥ 50 дБ на 88–108 МГц≤ 2,0 дБ, КСВН ≤ 1,30Авиационные приёмники рядом с ЧМ-вещанием
КАДАММ ФВЧ-100-N100–530 МГц≥ 30 дБ на 20–88 МГц≤ 0,8 дБ, КСВН ≤ 1,40Приёмники VHF и UHF, защита от КВ и нижнего VHF

Для СВЧ-трактов — серия KADAMM ФВЧ: 23 исполнения от 380 МГц до 60 ГГц.

Режекторный, полосовой или ФНЧ: как выбрать тип

Что мешаетГде помеха относительно рабочей полосыТип фильтра
Гармоники своего передатчикаВыше, на кратных частотахФНЧ
Мощное вещание или наводкиНиже рабочей полосыФВЧ
Много соседних служб с обеих сторонПо обе стороныПолосовой
Один конкретный передатчикВ одной известной полосеРежекторный
Свой передатчик глушит свой приёмник на одной антеннеРядом по частотеДуплексер

Если помех много и они по обе стороны, полосовой фильтр проще: он выделит рабочую полосу целиком — см. статью о полосовом фильтре. Если приёмник и передатчик одной системы работают через общую антенну, нужен не режекторный фильтр, а дуплексер.

Как рассчитать требования к режекторному фильтру

  1. Измерьте или оцените уровень помехи на входе приёмника, например −20 дБм.
  2. Определите допустимый уровень помехи: обычно на 6–10 дБ ниже уровня, при котором приёмник начинает терять чувствительность, например −70 дБм.
  3. Разница — требуемое подавление: в примере 50 дБ.
  4. Определите ближайшую к помехе рабочую частоту — от неё зависит нужная крутизна.
  5. Выберите исполнение с подавлением с запасом 5–10 дБ и проверьте потери в полосе пропускания.

Если помеха приходит не через антенну, а наводится на корпус или кабели, фильтр в тракте не поможет: сначала проверяют экранирование и заземление.

Установка и проверка

  • Режекторный фильтр приёмника ставят как можно ближе ко входу приёмника или малошумящего усилителя.
  • Фильтр гармоник передатчика — сразу после передатчика или усилителя мощности.
  • Проверяют анализатором цепей: подавление на частоте помехи и потери на рабочих частотах.
  • Мощность фильтра в тракте передачи — с запасом над средней мощностью передатчика.
  • Фильтр не заменяет вентиль: от отражённой волны усилитель защищают циркулятором или вентилем.

Модели

КАДАММ ПЗФ-1029/1091-N
КАДАММ ПЗФ-1029/1091-N
Двухполосный режекторный
Заграждение 1030 и 1090 МГц не менее 50 дБ, 200 Вт.
Открыть карточку
КАДАММ ФНЧ-110-N
КАДАММ ФНЧ-110-N
ФНЧ до 110 МГц
Гармоники УКВ ЧМ-передатчиков: не менее 50 дБ на 150–2000 МГц.
Открыть карточку
КАДАММ ФНЧ-410-N
КАДАММ ФНЧ-410-N
ФНЧ до 410 МГц
Потери 0,41 дБ, 300 Вт, не менее 60 дБ на 570–2500 МГц.
Открыть карточку
КАДАММ ФНЧ-160-N
КАДАММ ФНЧ-160-N
ФНЧ до 160 МГц
Потери не более 0,3 дБ, подавление не менее 55 дБ.
Открыть карточку