一、 濾波器的主要參數有哪些
1、中(zhong)心頻(pin)率(Center Frequency):濾(lv)波(bo)器(qi)(qi)通(tong)帶(dai)的頻(pin)率f0,一般取f0=(f1+f2)/2,f1、f2為帶(dai)通(tong)或帶(dai)阻濾(lv)波(bo)器(qi)(qi)左、右相對(dui)下(xia)降1dB或3dB邊頻(pin)點。窄(zhai)帶(dai)濾(lv)波(bo)器(qi)(qi)常以(yi)插損最小點為中(zhong)心頻(pin)率計算通(tong)帶(dai)帶(dai)寬。
2、截止頻(pin)率(lv)(Cutoff Frequency):指(zhi)低(di)通(tong)(tong)濾波器的通(tong)(tong)帶(dai)(dai)右(you)邊頻(pin)點(dian)(dian)及高通(tong)(tong)濾波器的通(tong)(tong)帶(dai)(dai)左(zuo)邊頻(pin)點(dian)(dian)。通(tong)(tong)常以(yi)1dB或3dB相對損(sun)耗點(dian)(dian)來標準(zhun)(zhun)定義。相對損(sun)耗的參(can)考基準(zhun)(zhun)為(wei):低(di)通(tong)(tong)以(yi)DC處(chu)插損(sun)為(wei)基準(zhun)(zhun),高通(tong)(tong)則以(yi)未出現寄(ji)生阻帶(dai)(dai)的足夠高通(tong)(tong)帶(dai)(dai)頻(pin)率(lv)處(chu)插損(sun)為(wei)基準(zhun)(zhun)。
3、通帶(dai)帶(dai)寬(kuan):指(zhi)需要通過的頻譜寬(kuan)度,BW=(f2-f1)。f1、f2為(wei)以中心頻率(lv)f0處插(cha)入損耗為(wei)基準。
4、插入(ru)損(sun)(sun)耗(Insertion Loss):由(you)于(yu)濾波(bo)器的引入(ru)對電路中原有信號帶(dai)來(lai)的衰耗,以中心或截止頻率處損(sun)(sun)耗表征,如要求(qiu)全帶(dai)內插損(sun)(sun)需強調。
5、紋波(Ripple):指1dB或3dB帶寬(kuan)(截止頻率(lv))范圍內,插(cha)損(sun)隨頻率(lv)在(zai)損(sun)耗均值(zhi)曲線基礎上(shang)波動的(de)峰值(zhi)。
6、帶(dai)(dai)(dai)內(nei)(nei)波(bo)動(Passband Ripple):通(tong)帶(dai)(dai)(dai)內(nei)(nei)插入損(sun)耗(hao)隨頻率的(de)(de)變(bian)化量。1dB帶(dai)(dai)(dai)寬(kuan)內(nei)(nei)的(de)(de)帶(dai)(dai)(dai)內(nei)(nei)波(bo)動是1dB。
7、帶內(nei)駐波(bo)比(VSWR):衡(heng)量濾(lv)波(bo)器通帶內(nei)信號是否良好匹(pi)配(pei)傳輸(shu)的一項重(zhong)要指(zhi)標。理(li)想匹(pi)配(pei)VSWR=1:1,失配(pei)時(shi)VSWR大(da)于(yu)(yu)1。對于(yu)(yu)一個(ge)實(shi)際的濾(lv)波(bo)器而言(yan),滿足VSWR小于(yu)(yu)1.5:1的帶寬(kuan)一般小于(yu)(yu)BW3dB,其(qi)占BW3dB的比例與濾(lv)波(bo)器階(jie)數和插(cha)損相(xiang)關。
8、回波(bo)損(sun)耗(hao)(Return Loss):端(duan)口信號輸(shu)入功(gong)(gong)率與反(fan)射(she)功(gong)(gong)率之比的分貝(dB)數(shu),也(ye)等于20Log10ρ,ρ為(wei)電(dian)壓反(fan)射(she)系數(shu)。輸(shu)入功(gong)(gong)率被端(duan)口全部吸收時(shi)回波(bo)損(sun)耗(hao)為(wei)無窮(qiong)大(da)。
9、阻帶抑(yi)制(zhi)度(du):衡量(liang)濾波(bo)器選擇性能好壞的(de)重(zhong)要(yao)指標(biao)。該(gai)指標(biao)越(yue)高(gao)說明對(dui)帶外干擾信號抑(yi)制(zhi)的(de)越(yue)好。通常有(you)兩種提法:一種為(wei)(wei)要(yao)求對(dui)某(mou)一給定帶外頻(pin)率fs抑(yi)制(zhi)多少dB,計算方法為(wei)(wei)fs處衰減(jian)量(liang);另(ling)一種為(wei)(wei)提出表征濾波(bo)器幅頻(pin)響應與理想(xiang)矩形(xing)(xing)接(jie)近程(cheng)度(du)的(de)指標(biao)——矩形(xing)(xing)系(xi)數(KxdB大于1),KxdB=BWxdB/BW3dB,(X可為(wei)(wei)40dB、30dB、20dB等)。濾波(bo)器階數越(yue)多矩形(xing)(xing)度(du)越(yue)高(gao)——即K越(yue)接(jie)近理想(xiang)值1,制(zhi)作難度(du)當然(ran)也就越(yue)大。
10、延遲(Td):指信號(hao)通過(guo)濾波器(qi)所需要的時(shi)間,數值上為傳輸相位函數對角頻(pin)率(lv)的導數,即Td=df/dv。
11、帶內相位(wei)線性(xing)度:該(gai)指標表征濾波器(qi)對通帶內傳(chuan)輸信號引(yin)入的相位(wei)失真大小。按(an)線性(xing)相位(wei)響應函數設計(ji)的濾波器(qi)具有(you)良好的相位(wei)線性(xing)度。
二、濾波器參數怎么選擇
濾波(bo)(bo)器(qi)參數(shu)的(de)(de)選(xuan)擇(ze)是信號處理中至關重要(yao)的(de)(de)一步(bu)。合適的(de)(de)濾波(bo)(bo)器(qi)參數(shu)能夠有效地減少信號噪聲(sheng)和(he)(he)干擾,提(ti)高信號的(de)(de)質量和(he)(he)可靠性。下面將介紹如何(he)選(xuan)擇(ze)濾波(bo)(bo)器(qi)參數(shu)及(ji)相應的(de)(de)計算公式。
1、濾波器參數的選擇
在選擇濾波(bo)器(qi)參(can)數時,需(xu)要考(kao)慮以下因素(su):
(1)信(xin)號類(lei)型:不同類(lei)型的(de)信(xin)號需要(yao)不同的(de)濾波器。
(2)濾(lv)波器(qi)類(lei)(lei)型(xing):常(chang)見的濾(lv)波器(qi)類(lei)(lei)型(xing)包括低通(tong)、高通(tong)、帶(dai)通(tong)、帶(dai)阻等。
(3)通(tong)(tong)帶(dai)和(he)阻帶(dai)的特(te)(te)性:需要根(gen)據具體的應用場景選擇合適的通(tong)(tong)帶(dai)和(he)阻帶(dai)特(te)(te)性。
(4)濾波器階(jie)(jie)數(shu):階(jie)(jie)數(shu)越高,濾波器的(de)抑制效(xiao)果(guo)越好,但也會帶來更多的(de)衰減。
(5)截(jie)止頻率:需要根據信號頻率和信號帶寬選擇合適的截(jie)止頻率。
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)通濾波器截(jie)(jie)止(zhi)頻率的計算(suan)公(gong)式:f_c=1/(2πRC),其(qi)中f_c為(wei)(wei)截(jie)(jie)止(zhi)頻率,R為(wei)(wei)電阻值,C為(wei)(wei)電容值。
(2)高通濾波器(qi)截止(zhi)頻率(lv)的計算(suan)公式:f_c=1/(2πRC),其中f_c為(wei)截止(zhi)頻率(lv),R為(wei)電阻值,C為(wei)電容值。
(3)帶通濾波器中心(xin)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(bie)為上(shang)下限頻(pin)率。
(4)帶通濾波器帶寬的計算(suan)公(gong)式:B=f_{c2}-f_{c1}。
(5)帶阻濾波(bo)器中心頻(pin)率的計算公式(shi):f_c=(f_{c1}+f_{c2})/2,其(qi)中f_{c1}和f_{c2}分(fen)別為上(shang)下限(xian)頻(pin)率。
(6)帶(dai)阻濾波器(qi)帶(dai)寬的計算公式:B=f_{c2}-f_{c1}。