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濾波器的主要參數有哪些 濾波器參數怎么選擇

本文章由注冊用戶 知識雜談 上傳提供 2024-09-12 評論 0
摘要:濾波器是一種能夠對電子信號進行頻率選擇性處理的電路,在各種應用場景中,濾波器的作用非常重要,它可以實現對信號的提取、分離、增強或抑制,廣泛應用于通信、電力、音頻、視頻等領域。濾波器的主要參數有哪些?濾波器參數怎么選擇?下面來了解下。

一、濾波器的主要參數有哪些

1、中心頻率(Center Frequency):濾波器通(tong)(tong)帶(dai)(dai)的頻率f0,一般取f0=(f1+f2)/2,f1、f2為帶(dai)(dai)通(tong)(tong)或帶(dai)(dai)阻(zu)濾波器左、右相(xiang)對下(xia)降1dB或3dB邊頻點(dian)。窄帶(dai)(dai)濾波器常(chang)以插(cha)損最(zui)小點(dian)為中心頻率計算通(tong)(tong)帶(dai)(dai)帶(dai)(dai)寬。

2、截(jie)止(zhi)頻(pin)率(Cutoff Frequency):指低通(tong)(tong)濾波器(qi)的通(tong)(tong)帶(dai)右邊(bian)頻(pin)點(dian)及高(gao)通(tong)(tong)濾波器(qi)的通(tong)(tong)帶(dai)左(zuo)邊(bian)頻(pin)點(dian)。通(tong)(tong)常以(yi)(yi)1dB或(huo)3dB相對(dui)(dui)損(sun)耗點(dian)來(lai)標準定義。相對(dui)(dui)損(sun)耗的參考(kao)基(ji)準為(wei):低通(tong)(tong)以(yi)(yi)DC處插損(sun)為(wei)基(ji)準,高(gao)通(tong)(tong)則以(yi)(yi)未出現寄生(sheng)阻帶(dai)的足夠高(gao)通(tong)(tong)帶(dai)頻(pin)率處插損(sun)為(wei)基(ji)準。

3、通帶(dai)帶(dai)寬:指(zhi)需要通過的頻譜(pu)寬度(du),BW=(f2-f1)。f1、f2為以中心頻率f0處插入損耗為基準(zhun)。

4、插入損耗(Insertion Loss):由于(yu)濾波器的引(yin)入對電(dian)路中原有信(xin)號(hao)帶來(lai)的衰(shuai)耗,以中心(xin)或截止頻率處損耗表(biao)征,如要求全帶內插損需強(qiang)調。

5、紋(wen)波(Ripple):指1dB或(huo)3dB帶寬(截(jie)止頻率)范圍內,插(cha)損隨頻率在(zai)損耗(hao)均值(zhi)曲線基礎上(shang)波動的峰(feng)值(zhi)。

6、帶內波(bo)動(dong)(Passband Ripple):通帶內插入(ru)損耗隨頻率的變化量。1dB帶寬(kuan)內的帶內波(bo)動(dong)是1dB。

7、帶內(nei)(nei)駐波(bo)比(VSWR):衡量(liang)濾(lv)(lv)波(bo)器(qi)(qi)通帶內(nei)(nei)信號是否(fou)良好匹配傳輸的一(yi)項重要指標。理想(xiang)匹配VSWR=1:1,失配時VSWR大于(yu)1。對于(yu)一(yi)個實際的濾(lv)(lv)波(bo)器(qi)(qi)而言,滿(man)足VSWR小于(yu)1.5:1的帶寬一(yi)般(ban)小于(yu)BW3dB,其占BW3dB的比例與濾(lv)(lv)波(bo)器(qi)(qi)階數(shu)和插損相關。

8、回波損耗(hao)(Return Loss):端(duan)口(kou)信號輸(shu)入功(gong)率與反射功(gong)率之比的分貝(bei)(dB)數,也等于20Log10ρ,ρ為(wei)電壓反射系(xi)數。輸(shu)入功(gong)率被端(duan)口(kou)全部吸收時回波損耗(hao)為(wei)無窮大(da)。

9、阻(zu)帶抑(yi)制度:衡量(liang)濾(lv)波(bo)器(qi)選擇性能(neng)好壞(huai)的(de)重要指(zhi)標(biao)。該指(zhi)標(biao)越(yue)高說明對帶外干擾信(xin)號抑(yi)制的(de)越(yue)好。通(tong)常有兩種(zhong)(zhong)提(ti)法:一(yi)種(zhong)(zhong)為(wei)要求對某一(yi)給定(ding)帶外頻率(lv)fs抑(yi)制多少(shao)dB,計算方法為(wei)fs處衰減(jian)量(liang);另(ling)一(yi)種(zhong)(zhong)為(wei)提(ti)出表征濾(lv)波(bo)器(qi)幅頻響應(ying)與(yu)理想矩形接近(jin)程度的(de)指(zhi)標(biao)——矩形系數(KxdB大于(yu)1),KxdB=BWxdB/BW3dB,(X可為(wei)40dB、30dB、20dB等)。濾(lv)波(bo)器(qi)階數越(yue)多矩形度越(yue)高——即K越(yue)接近(jin)理想值1,制作(zuo)難度當然(ran)也就越(yue)大。

10、延遲(chi)(Td):指信號通過濾波器所需要的時間,數值上為傳輸(shu)相位函(han)數對角頻率的導數,即Td=df/dv。

11、帶(dai)內相位(wei)線(xian)性度(du):該指標表征濾波器(qi)對通帶(dai)內傳輸信號引(yin)入的相位(wei)失(shi)真大小。按線(xian)性相位(wei)響(xiang)應函數設計的濾波器(qi)具有良好的相位(wei)線(xian)性度(du)。

二、濾波器參數怎么選擇

濾(lv)(lv)(lv)波(bo)器參數(shu)(shu)的(de)選擇是信(xin)號處理(li)中至關重要的(de)一步(bu)。合適的(de)濾(lv)(lv)(lv)波(bo)器參數(shu)(shu)能(neng)夠(gou)有效(xiao)地減少(shao)信(xin)號噪聲和干擾,提高信(xin)號的(de)質量(liang)和可(ke)靠(kao)性(xing)。下面將(jiang)介紹如(ru)何選擇濾(lv)(lv)(lv)波(bo)器參數(shu)(shu)及相應的(de)計算(suan)公(gong)式。

1、濾波器參數的選擇

在選(xuan)擇濾波器參數時,需要考慮以下(xia)因(yin)素:

(1)信號類型:不同(tong)類型的(de)信號需要不同(tong)的(de)濾波器。

(2)濾(lv)波器類型(xing):常(chang)見的濾(lv)波器類型(xing)包括(kuo)低通、高通、帶通、帶阻(zu)等(deng)。

(3)通帶(dai)和阻帶(dai)的特(te)性:需要根(gen)據具體的應用場景選擇合適的通帶(dai)和阻帶(dai)特(te)性。

(4)濾波(bo)器(qi)階數:階數越高,濾波(bo)器(qi)的抑制效果(guo)越好,但(dan)也(ye)會帶來更多的衰減。

(5)截(jie)止頻率(lv)(lv):需(xu)要根據信(xin)(xin)號頻率(lv)(lv)和信(xin)(xin)號帶寬選擇合(he)適的截(jie)止頻率(lv)(lv)。

2、濾波器參數計算公式

具體的濾波器參數(shu)計算(suan)公式(shi)如(ru)下(xia):

(1)低通濾波器截(jie)止頻率(lv)的計算公式:f_c=1/(2πRC),其(qi)中f_c為截(jie)止頻率(lv),R為電阻值(zhi),C為電容值(zhi)。

(2)高通濾波器截止頻(pin)率的計算公式:f_c=1/(2πRC),其(qi)中f_c為(wei)(wei)截止頻(pin)率,R為(wei)(wei)電(dian)阻值,C為(wei)(wei)電(dian)容值。

(3)帶通濾波器中(zhong)心頻率(lv)的計算公式:f_c=(f_{c1}+f_{c2})/2,其中(zhong)f_{c1}和f_{c2}分別為上下限頻率(lv)。

(4)帶通濾波器帶寬的計算公式:B=f_{c2}-f_{c1}。

(5)帶阻濾波器中心頻率的計算公式:f_c=(f_{c1}+f_{c2})/2,其中f_{c1}和f_{c2}分別為上(shang)下限頻率。

(6)帶阻濾波器帶寬的計算公式:B=f_{c2}-f_{c1}。

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