一、 濾波器的主要參數有哪些
1、中心頻率(Center Frequency):濾波器通帶(dai)的頻率f0,一(yi)般(ban)取(qu)f0=(f1+f2)/2,f1、f2為帶(dai)通或(huo)帶(dai)阻濾波器左、右相對下降(jiang)1dB或(huo)3dB邊頻點。窄帶(dai)濾波器常以插損(sun)最小點為中心頻率計算通帶(dai)帶(dai)寬。
2、截止頻(pin)(pin)率(lv)(Cutoff Frequency):指低通(tong)濾(lv)波(bo)器的(de)通(tong)帶(dai)右邊(bian)頻(pin)(pin)點及高通(tong)濾(lv)波(bo)器的(de)通(tong)帶(dai)左(zuo)邊(bian)頻(pin)(pin)點。通(tong)常以(yi)(yi)1dB或3dB相(xiang)對(dui)損(sun)耗(hao)點來標(biao)準(zhun)定義(yi)。相(xiang)對(dui)損(sun)耗(hao)的(de)參考基(ji)準(zhun)為(wei):低通(tong)以(yi)(yi)DC處插(cha)損(sun)為(wei)基(ji)準(zhun),高通(tong)則以(yi)(yi)未出現寄(ji)生(sheng)阻帶(dai)的(de)足夠(gou)高通(tong)帶(dai)頻(pin)(pin)率(lv)處插(cha)損(sun)為(wei)基(ji)準(zhun)。
3、通帶(dai)帶(dai)寬:指需(xu)要通過的(de)頻譜寬度,BW=(f2-f1)。f1、f2為(wei)以中心頻率f0處(chu)插(cha)入(ru)損耗為(wei)基準。
4、插入損耗(Insertion Loss):由于濾(lv)波器(qi)的引入對電路中(zhong)原有信號帶來的衰(shuai)耗,以中(zhong)心或截止頻(pin)率處損耗表征,如要(yao)求全帶內插損需強調。
5、紋(wen)波(Ripple):指1dB或(huo)3dB帶寬(截止頻(pin)率(lv))范圍內,插損隨(sui)頻(pin)率(lv)在損耗均值曲(qu)線基礎上波動的峰值。
6、帶內(nei)波動(dong)(Passband Ripple):通(tong)帶內(nei)插入(ru)損耗隨(sui)頻率的變化量。1dB帶寬(kuan)內(nei)的帶內(nei)波動(dong)是1dB。
7、帶(dai)內駐波(bo)比(VSWR):衡量濾(lv)波(bo)器(qi)通帶(dai)內信號是(shi)否良(liang)好(hao)匹(pi)配傳(chuan)輸的(de)(de)(de)一項重要指(zhi)標。理想匹(pi)配VSWR=1:1,失配時VSWR大于(yu)1。對于(yu)一個實際的(de)(de)(de)濾(lv)波(bo)器(qi)而言,滿足VSWR小(xiao)于(yu)1.5:1的(de)(de)(de)帶(dai)寬一般小(xiao)于(yu)BW3dB,其(qi)占BW3dB的(de)(de)(de)比例與濾(lv)波(bo)器(qi)階數(shu)和插損(sun)相關。
8、回波損耗(hao)(Return Loss):端(duan)口信(xin)號輸(shu)入功(gong)率與反射(she)功(gong)率之比的分(fen)貝(dB)數,也等于20Log10ρ,ρ為電壓反射(she)系數。輸(shu)入功(gong)率被端(duan)口全部吸收時回波損耗(hao)為無窮大。
9、阻帶(dai)抑(yi)(yi)制(zhi)度(du):衡量(liang)濾(lv)波器(qi)選擇性能好壞(huai)的重要指(zhi)標(biao)。該指(zhi)標(biao)越(yue)(yue)高說明對(dui)帶(dai)外干(gan)擾信(xin)號抑(yi)(yi)制(zhi)的越(yue)(yue)好。通常有兩(liang)種提法(fa):一種為要求對(dui)某一給定帶(dai)外頻(pin)率(lv)fs抑(yi)(yi)制(zhi)多少dB,計算方法(fa)為fs處衰減量(liang);另一種為提出(chu)表征濾(lv)波器(qi)幅(fu)頻(pin)響應與理想(xiang)(xiang)矩(ju)形(xing)接(jie)近(jin)程度(du)的指(zhi)標(biao)——矩(ju)形(xing)系數(KxdB大(da)于1),KxdB=BWxdB/BW3dB,(X可為40dB、30dB、20dB等)。濾(lv)波器(qi)階數越(yue)(yue)多矩(ju)形(xing)度(du)越(yue)(yue)高——即K越(yue)(yue)接(jie)近(jin)理想(xiang)(xiang)值1,制(zhi)作難度(du)當(dang)然也就(jiu)越(yue)(yue)大(da)。
10、延(yan)遲(Td):指信號通過濾波器所需要的時間,數值(zhi)上為(wei)傳(chuan)輸相位函數對角頻率的導數,即Td=df/dv。
11、帶(dai)內(nei)相位(wei)線性(xing)度:該指標表征濾(lv)波(bo)器(qi)對通帶(dai)內(nei)傳(chuan)輸(shu)信號引入的相位(wei)失真(zhen)大(da)小。按線性(xing)相位(wei)響應函數設計的濾(lv)波(bo)器(qi)具有良好的相位(wei)線性(xing)度。
二、濾波器參數怎么選擇
濾波器(qi)(qi)參(can)數(shu)的(de)(de)(de)選擇(ze)(ze)是信(xin)號(hao)處理中至關(guan)重要的(de)(de)(de)一步。合(he)適的(de)(de)(de)濾波器(qi)(qi)參(can)數(shu)能夠有效(xiao)地減少(shao)信(xin)號(hao)噪聲和干擾,提高信(xin)號(hao)的(de)(de)(de)質量(liang)和可靠(kao)性。下面將介紹如何選擇(ze)(ze)濾波器(qi)(qi)參(can)數(shu)及相應的(de)(de)(de)計(ji)算公(gong)式。
1、濾波器參數的選擇
在選擇濾波器參(can)數時,需要考慮以下因素:
(1)信號(hao)(hao)類型(xing):不同類型(xing)的信號(hao)(hao)需(xu)要不同的濾波(bo)器。
(2)濾(lv)波器(qi)類(lei)型:常見的濾(lv)波器(qi)類(lei)型包括(kuo)低(di)通(tong)、高通(tong)、帶通(tong)、帶阻(zu)等。
(3)通帶和(he)阻(zu)(zu)帶的特(te)(te)性:需要根據具體(ti)的應用場景選擇合適(shi)的通帶和(he)阻(zu)(zu)帶特(te)(te)性。
(4)濾波(bo)器階(jie)數:階(jie)數越高,濾波(bo)器的抑(yi)制效果越好,但(dan)也會帶來(lai)更多的衰減。
(5)截止頻率:需要根(gen)據信號(hao)頻率和信號(hao)帶寬選擇合適(shi)的截止頻率。
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)低通濾波器(qi)截(jie)止頻率(lv)的計算(suan)公(gong)式:f_c=1/(2πRC),其中f_c為截(jie)止頻率(lv),R為電阻值(zhi),C為電容值(zhi)。
(2)高通濾波器截止(zhi)頻率(lv)的計算公(gong)式:f_c=1/(2πRC),其中f_c為(wei)截止(zhi)頻率(lv),R為(wei)電阻值(zhi)(zhi),C為(wei)電容值(zhi)(zhi)。
(3)帶通濾(lv)波(bo)器中(zhong)心(xin)頻率(lv)的計(ji)算(suan)公式:f_c=(f_{c1}+f_{c2})/2,其中(zhong)f_{c1}和f_{c2}分(fen)別為上下限頻率(lv)。
(4)帶(dai)通濾波器帶(dai)寬(kuan)的計算公式:B=f_{c2}-f_{c1}。
(5)帶阻濾(lv)波器中心頻率的(de)計算公式:f_c=(f_{c1}+f_{c2})/2,其中f_{c1}和f_{c2}分別為上下限頻率。
(6)帶(dai)阻濾(lv)波器帶(dai)寬(kuan)的計算公式:B=f_{c2}-f_{c1}。