一、 濾波器的主要參數有哪些
1、中心頻(pin)率(lv)(Center Frequency):濾波(bo)(bo)器(qi)(qi)通帶(dai)的頻(pin)率(lv)f0,一(yi)般取(qu)f0=(f1+f2)/2,f1、f2為帶(dai)通或(huo)帶(dai)阻濾波(bo)(bo)器(qi)(qi)左、右(you)相對下降1dB或(huo)3dB邊頻(pin)點。窄帶(dai)濾波(bo)(bo)器(qi)(qi)常(chang)以插(cha)損最小點為中心頻(pin)率(lv)計算(suan)通帶(dai)帶(dai)寬。
2、截止頻率(lv)(Cutoff Frequency):指低通(tong)(tong)濾波器的(de)通(tong)(tong)帶右(you)邊(bian)頻點(dian)及高(gao)通(tong)(tong)濾波器的(de)通(tong)(tong)帶左邊(bian)頻點(dian)。通(tong)(tong)常以(yi)1dB或3dB相(xiang)對損(sun)耗點(dian)來標準定義。相(xiang)對損(sun)耗的(de)參(can)考(kao)基(ji)準為:低通(tong)(tong)以(yi)DC處插損(sun)為基(ji)準,高(gao)通(tong)(tong)則以(yi)未出現寄生阻帶的(de)足夠高(gao)通(tong)(tong)帶頻率(lv)處插損(sun)為基(ji)準。
3、通帶(dai)帶(dai)寬:指需要通過的(de)頻譜寬度,BW=(f2-f1)。f1、f2為(wei)以中心頻率f0處插入(ru)損耗為(wei)基準。
4、插入損耗(Insertion Loss):由(you)于濾波器的引入對電路(lu)中(zhong)原有信(xin)號帶(dai)來(lai)的衰耗,以(yi)中(zhong)心或截止頻率(lv)處損耗表征,如(ru)要求(qiu)全帶(dai)內插損需(xu)強調。
5、紋波(bo)(Ripple):指1dB或3dB帶(dai)寬(kuan)(截止頻率)范(fan)圍內(nei),插損隨(sui)頻率在損耗(hao)均值曲線基礎上(shang)波(bo)動(dong)的(de)峰值。
6、帶(dai)內波(bo)(bo)動(Passband Ripple):通帶(dai)內插入損耗(hao)隨頻(pin)率(lv)的變(bian)化量(liang)。1dB帶(dai)寬內的帶(dai)內波(bo)(bo)動是1dB。
7、帶內駐波比(VSWR):衡量濾波器(qi)通帶內信號是否(fou)良好匹配(pei)傳輸(shu)的一項重要指標。理想匹配(pei)VSWR=1:1,失配(pei)時(shi)VSWR大于1。對于一個實際(ji)的濾波器(qi)而言,滿足VSWR小于1.5:1的帶寬一般小于BW3dB,其占(zhan)BW3dB的比例與濾波器(qi)階(jie)數(shu)和插損相關。
8、回波損(sun)耗(hao)(Return Loss):端口(kou)信號輸入功(gong)率(lv)(lv)與反射功(gong)率(lv)(lv)之比的分貝(dB)數,也等于20Log10ρ,ρ為(wei)電(dian)壓反射系數。輸入功(gong)率(lv)(lv)被端口(kou)全(quan)部吸收時回波損(sun)耗(hao)為(wei)無窮(qiong)大。
9、阻(zu)帶抑制(zhi)度(du):衡量濾波器(qi)選擇性能好壞(huai)的重要指標。該指標越(yue)高說明對帶外(wai)干擾信號抑制(zhi)的越(yue)好。通常有兩種(zhong)(zhong)提(ti)法:一(yi)(yi)種(zhong)(zhong)為要求對某(mou)一(yi)(yi)給定帶外(wai)頻(pin)率fs抑制(zhi)多少dB,計(ji)算方法為fs處衰減量;另一(yi)(yi)種(zhong)(zhong)為提(ti)出表(biao)征濾波器(qi)幅頻(pin)響應與理想(xiang)矩(ju)形(xing)接近程度(du)的指標——矩(ju)形(xing)系數(shu)(KxdB大(da)于(yu)1),KxdB=BWxdB/BW3dB,(X可為40dB、30dB、20dB等)。濾波器(qi)階數(shu)越(yue)多矩(ju)形(xing)度(du)越(yue)高——即K越(yue)接近理想(xiang)值1,制(zhi)作難度(du)當然(ran)也(ye)就越(yue)大(da)。
10、延遲(Td):指信(xin)號通過濾波器所需要的時間,數(shu)值上為傳輸相(xiang)位函數(shu)對角頻率(lv)的導(dao)數(shu),即Td=df/dv。
11、帶內相位(wei)線性度:該(gai)指標表征(zheng)濾(lv)波器對通(tong)帶內傳輸信號引入的(de)相位(wei)失真大小。按線性相位(wei)響應函數設計(ji)的(de)濾(lv)波器具有(you)良好(hao)的(de)相位(wei)線性度。
二、濾波器參數怎么選擇
濾(lv)波器(qi)參數的(de)選擇(ze)是信號處理中至關重要的(de)一步(bu)。合適的(de)濾(lv)波器(qi)參數能(neng)夠有效地(di)減少信號噪聲和(he)(he)干擾,提高信號的(de)質量和(he)(he)可靠(kao)性。下(xia)面將(jiang)介紹如(ru)何選擇(ze)濾(lv)波器(qi)參數及相應的(de)計算(suan)公式(shi)。
1、濾波器參數的選擇
在(zai)選擇(ze)濾波器參數時(shi),需要考慮以下因素:
(1)信號(hao)類型(xing):不同類型(xing)的(de)信號(hao)需(xu)要不同的(de)濾(lv)波器。
(2)濾(lv)波器類型:常見的濾(lv)波器類型包括低(di)通、高(gao)通、帶通、帶阻等。
(3)通帶和(he)阻(zu)帶的(de)特(te)性:需要根據(ju)具體的(de)應用場景選(xuan)擇合(he)適的(de)通帶和(he)阻(zu)帶特(te)性。
(4)濾波(bo)器(qi)(qi)階數:階數越高(gao),濾波(bo)器(qi)(qi)的抑制效果越好,但(dan)也會帶來更多的衰(shuai)減。
(5)截止頻率(lv):需要根據信號頻率(lv)和信號帶寬選擇合適的截止頻率(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)低通濾波器(qi)截止頻率的計(ji)算公式:f_c=1/(2πRC),其(qi)中(zhong)f_c為截止頻率,R為電(dian)阻值,C為電(dian)容(rong)值。
(2)高通濾波器截(jie)止(zhi)頻率的(de)計算公式:f_c=1/(2πRC),其中f_c為(wei)截(jie)止(zhi)頻率,R為(wei)電阻值,C為(wei)電容值。
(3)帶通(tong)濾波器(qi)中(zhong)心頻率的計算公(gong)式:f_c=(f_{c1}+f_{c2})/2,其中(zhong)f_{c1}和(he)f_{c2}分別為上下限(xian)頻率。
(4)帶(dai)通濾波器帶(dai)寬的計(ji)算(suan)公式:B=f_{c2}-f_{c1}。
(5)帶阻濾波器中心(xin)頻率(lv)的計算(suan)公(gong)式:f_c=(f_{c1}+f_{c2})/2,其中f_{c1}和f_{c2}分別為(wei)上下限頻率(lv)。
(6)帶(dai)阻濾波器帶(dai)寬的計算公式:B=f_{c2}-f_{c1}。