一、 濾波器的主要參數有哪些
1、中心頻(pin)率(Center Frequency):濾波(bo)器(qi)(qi)通帶(dai)(dai)的頻(pin)率f0,一般取f0=(f1+f2)/2,f1、f2為(wei)帶(dai)(dai)通或帶(dai)(dai)阻濾波(bo)器(qi)(qi)左、右相(xiang)對下降1dB或3dB邊頻(pin)點。窄帶(dai)(dai)濾波(bo)器(qi)(qi)常以插損最小點為(wei)中心頻(pin)率計算通帶(dai)(dai)帶(dai)(dai)寬。
2、截止頻(pin)率(Cutoff Frequency):指低通(tong)(tong)濾波器的(de)通(tong)(tong)帶右邊(bian)頻(pin)點及高(gao)通(tong)(tong)濾波器的(de)通(tong)(tong)帶左邊(bian)頻(pin)點。通(tong)(tong)常以(yi)1dB或(huo)3dB相對損(sun)耗點來標準(zhun)定義。相對損(sun)耗的(de)參考基準(zhun)為:低通(tong)(tong)以(yi)DC處(chu)插損(sun)為基準(zhun),高(gao)通(tong)(tong)則以(yi)未出現寄生阻帶的(de)足夠高(gao)通(tong)(tong)帶頻(pin)率處(chu)插損(sun)為基準(zhun)。
3、通帶帶寬:指(zhi)需要通過的頻譜寬度(du),BW=(f2-f1)。f1、f2為(wei)以中(zhong)心頻率f0處插入(ru)損耗為(wei)基準(zhun)。
4、插(cha)入(ru)損(sun)(sun)耗(Insertion Loss):由于濾波器的引入(ru)對電(dian)路中原有信(xin)號帶來的衰耗,以中心或截止頻率處損(sun)(sun)耗表(biao)征,如要求(qiu)全帶內插(cha)損(sun)(sun)需強調(diao)。
5、紋波(Ripple):指1dB或3dB帶寬(截止頻率)范(fan)圍內(nei),插損隨(sui)頻率在(zai)損耗均值曲線基礎上波動的峰值。
6、帶內(nei)波動(Passband Ripple):通(tong)帶內(nei)插入(ru)損耗隨頻率(lv)的(de)變化量(liang)。1dB帶寬內(nei)的(de)帶內(nei)波動是(shi)1dB。
7、帶內駐波(bo)比(VSWR):衡量濾(lv)波(bo)器(qi)通帶內信號是否良好匹(pi)配(pei)傳輸的(de)一項重(zhong)要指標。理想匹(pi)配(pei)VSWR=1:1,失配(pei)時VSWR大于(yu)1。對于(yu)一個實際的(de)濾(lv)波(bo)器(qi)而言,滿足(zu)VSWR小(xiao)于(yu)1.5:1的(de)帶寬一般(ban)小(xiao)于(yu)BW3dB,其占BW3dB的(de)比例與濾(lv)波(bo)器(qi)階(jie)數和插損相關。
8、回波(bo)損耗(Return Loss):端口(kou)信號輸入功率(lv)與反射功率(lv)之比的(de)分貝(bei)(dB)數(shu),也等于20Log10ρ,ρ為電壓反射系(xi)數(shu)。輸入功率(lv)被端口(kou)全部吸收時回波(bo)損耗為無(wu)窮(qiong)大(da)。
9、阻帶(dai)(dai)抑制(zhi)度(du):衡量濾波(bo)(bo)器(qi)(qi)選擇性能好(hao)壞的重要指(zhi)標(biao)。該指(zhi)標(biao)越(yue)高(gao)說(shuo)明對(dui)帶(dai)(dai)外干擾信號(hao)抑制(zhi)的越(yue)好(hao)。通常有兩(liang)種提法:一(yi)種為要求對(dui)某一(yi)給定(ding)帶(dai)(dai)外頻率(lv)fs抑制(zhi)多少dB,計(ji)算方法為fs處(chu)衰減(jian)量;另一(yi)種為提出表征濾波(bo)(bo)器(qi)(qi)幅頻響應與理想(xiang)矩(ju)(ju)形(xing)接近程度(du)的指(zhi)標(biao)——矩(ju)(ju)形(xing)系數(KxdB大于(yu)1),KxdB=BWxdB/BW3dB,(X可為40dB、30dB、20dB等)。濾波(bo)(bo)器(qi)(qi)階數越(yue)多矩(ju)(ju)形(xing)度(du)越(yue)高(gao)——即K越(yue)接近理想(xiang)值1,制(zhi)作難度(du)當然也就越(yue)大。
10、延遲(Td):指(zhi)信(xin)號(hao)通(tong)過濾波器所需要的時(shi)間,數值(zhi)上為傳輸相(xiang)位函數對角頻率的導數,即Td=df/dv。
11、帶內(nei)相(xiang)位(wei)(wei)(wei)線(xian)性度:該指標表征濾波器對通帶內(nei)傳輸信號(hao)引入的(de)相(xiang)位(wei)(wei)(wei)失真大小。按線(xian)性相(xiang)位(wei)(wei)(wei)響應函(han)數設計的(de)濾波器具有(you)良好的(de)相(xiang)位(wei)(wei)(wei)線(xian)性度。
二、濾波器參數怎么選擇
濾(lv)(lv)波器(qi)(qi)參數的(de)(de)選擇是信(xin)號處(chu)理中至關重要的(de)(de)一(yi)步。合適的(de)(de)濾(lv)(lv)波器(qi)(qi)參數能夠有效地(di)減少信(xin)號噪聲和(he)干擾(rao),提高信(xin)號的(de)(de)質量和(he)可靠性(xing)。下面將(jiang)介紹如何(he)選擇濾(lv)(lv)波器(qi)(qi)參數及相應(ying)的(de)(de)計算公式(shi)。
1、濾波器參數的選擇
在選(xuan)擇濾波(bo)器參(can)數時,需(xu)要考慮以下因(yin)素:
(1)信號類型:不(bu)同類型的信號需要不(bu)同的濾波器(qi)。
(2)濾(lv)(lv)波(bo)器類型:常見的濾(lv)(lv)波(bo)器類型包括低通、高通、帶(dai)通、帶(dai)阻等。
(3)通(tong)帶和阻帶的特(te)(te)性:需要根(gen)據具體的應(ying)用場景(jing)選擇合適的通(tong)帶和阻帶特(te)(te)性。
(4)濾(lv)波器(qi)階(jie)數:階(jie)數越高,濾(lv)波器(qi)的抑制效果越好,但也會帶來更多的衰減(jian)。
(5)截止頻(pin)率(lv):需要(yao)根據信號頻(pin)率(lv)和信號帶(dai)寬選擇合適的(de)截止頻(pin)率(lv)。
2、濾波器參數計算公式
具體的濾波器參數計算公式如下:
(1)低(di)通濾(lv)波器截(jie)止(zhi)頻率(lv)的計(ji)算公(gong)式:f_c=1/(2πRC),其中(zhong)f_c為截(jie)止(zhi)頻率(lv),R為電阻值(zhi),C為電容值(zhi)。
(2)高(gao)通濾波器截(jie)止(zhi)(zhi)頻(pin)率的計算公(gong)式:f_c=1/(2πRC),其中f_c為截(jie)止(zhi)(zhi)頻(pin)率,R為電阻值,C為電容值。
(3)帶通(tong)濾波器中(zhong)心頻率的計算公式:f_c=(f_{c1}+f_{c2})/2,其中(zhong)f_{c1}和f_{c2}分(fen)別為(wei)上下限頻率。
(4)帶通濾波(bo)器帶寬的計算(suan)公(gong)式:B=f_{c2}-f_{c1}。
(5)帶阻濾波器中心頻(pin)率的計(ji)算公式:f_c=(f_{c1}+f_{c2})/2,其中f_{c1}和f_{c2}分別為上下限(xian)頻(pin)率。
(6)帶阻(zu)濾波器帶寬(kuan)的計算公式:B=f_{c2}-f_{c1}。