一、濾波器的主要參數有哪些
1、中(zhong)心頻(pin)(pin)率(Center Frequency):濾波器通(tong)帶(dai)的頻(pin)(pin)率f0,一般取f0=(f1+f2)/2,f1、f2為帶(dai)通(tong)或帶(dai)阻(zu)濾波器左、右(you)相(xiang)對下降1dB或3dB邊頻(pin)(pin)點。窄帶(dai)濾波器常以插(cha)損最小點為中(zhong)心頻(pin)(pin)率計算通(tong)帶(dai)帶(dai)寬。
2、截止頻(pin)率(lv)(Cutoff Frequency):指低通(tong)(tong)(tong)(tong)濾(lv)波器的通(tong)(tong)(tong)(tong)帶(dai)(dai)右(you)邊(bian)頻(pin)點(dian)及高(gao)通(tong)(tong)(tong)(tong)濾(lv)波器的通(tong)(tong)(tong)(tong)帶(dai)(dai)左邊(bian)頻(pin)點(dian)。通(tong)(tong)(tong)(tong)常(chang)以1dB或3dB相對(dui)損(sun)耗點(dian)來標準定義。相對(dui)損(sun)耗的參考基(ji)(ji)(ji)準為:低通(tong)(tong)(tong)(tong)以DC處(chu)插(cha)損(sun)為基(ji)(ji)(ji)準,高(gao)通(tong)(tong)(tong)(tong)則以未出現寄(ji)生阻帶(dai)(dai)的足(zu)夠高(gao)通(tong)(tong)(tong)(tong)帶(dai)(dai)頻(pin)率(lv)處(chu)插(cha)損(sun)為基(ji)(ji)(ji)準。
3、通帶(dai)帶(dai)寬:指需要通過的頻譜寬度,BW=(f2-f1)。f1、f2為(wei)以中心頻率f0處插入損(sun)耗為(wei)基準。
4、插(cha)入損(sun)耗(Insertion Loss):由于濾波器的(de)(de)引入對(dui)電(dian)路中原有信(xin)號(hao)帶(dai)來的(de)(de)衰耗,以中心或截止頻率處(chu)損(sun)耗表征,如要求全帶(dai)內插(cha)損(sun)需強調。
5、紋波(Ripple):指1dB或3dB帶寬(截止頻率)范圍(wei)內,插損隨(sui)頻率在(zai)損耗(hao)均值曲線基礎上波動的(de)峰值。
6、帶內(nei)波(bo)動(dong)(Passband Ripple):通帶內(nei)插入損耗(hao)隨(sui)頻率的變化量。1dB帶寬內(nei)的帶內(nei)波(bo)動(dong)是1dB。
7、帶(dai)內駐(zhu)波(bo)比(VSWR):衡量(liang)濾波(bo)器(qi)通帶(dai)內信號是否良好匹配傳輸的(de)一項(xiang)重(zhong)要指標。理想匹配VSWR=1:1,失(shi)配時VSWR大于1。對于一個實際的(de)濾波(bo)器(qi)而言,滿足VSWR小(xiao)于1.5:1的(de)帶(dai)寬一般(ban)小(xiao)于BW3dB,其占BW3dB的(de)比例與濾波(bo)器(qi)階數和插損相關(guan)。
8、回波損耗(Return Loss):端口信號(hao)輸(shu)入功率與(yu)反射功率之比的(de)分貝(dB)數,也等于(yu)20Log10ρ,ρ為電壓反射系數。輸(shu)入功率被端口全(quan)部吸(xi)收(shou)時回波損耗為無窮大(da)。
9、阻(zu)帶(dai)抑(yi)(yi)制度(du)(du):衡量(liang)濾波器選擇(ze)性能好壞的(de)(de)重要指標。該(gai)指標越(yue)高說明對(dui)帶(dai)外(wai)干擾(rao)信號抑(yi)(yi)制的(de)(de)越(yue)好。通常有(you)兩種(zhong)(zhong)提(ti)法(fa)(fa):一(yi)種(zhong)(zhong)為要求對(dui)某(mou)一(yi)給定帶(dai)外(wai)頻率fs抑(yi)(yi)制多(duo)少(shao)dB,計(ji)算方法(fa)(fa)為fs處衰減量(liang);另一(yi)種(zhong)(zhong)為提(ti)出表(biao)征濾波器幅(fu)頻響(xiang)應(ying)與理想矩形(xing)接近程(cheng)度(du)(du)的(de)(de)指標——矩形(xing)系數(KxdB大于(yu)1),KxdB=BWxdB/BW3dB,(X可為40dB、30dB、20dB等)。濾波器階數越(yue)多(duo)矩形(xing)度(du)(du)越(yue)高——即K越(yue)接近理想值1,制作(zuo)難度(du)(du)當然(ran)也就(jiu)越(yue)大。
10、延遲(chi)(Td):指信號通過濾波(bo)器所(suo)需要的(de)時(shi)間(jian),數值(zhi)上為傳輸相位函(han)數對(dui)角頻(pin)率的(de)導數,即Td=df/dv。
11、帶(dai)內(nei)相(xiang)(xiang)(xiang)位(wei)(wei)線(xian)性(xing)度:該指標(biao)表征濾(lv)波(bo)器對通帶(dai)內(nei)傳(chuan)輸信號引入的(de)相(xiang)(xiang)(xiang)位(wei)(wei)失真大小。按線(xian)性(xing)相(xiang)(xiang)(xiang)位(wei)(wei)響應函數設計的(de)濾(lv)波(bo)器具有良好的(de)相(xiang)(xiang)(xiang)位(wei)(wei)線(xian)性(xing)度。
二、濾波器參數怎么選擇
濾(lv)(lv)波(bo)器(qi)參(can)(can)數(shu)(shu)的選擇是信(xin)(xin)號處理(li)中至關重要的一步。合適的濾(lv)(lv)波(bo)器(qi)參(can)(can)數(shu)(shu)能夠有效地減少信(xin)(xin)號噪聲和干擾,提(ti)高(gao)信(xin)(xin)號的質量(liang)和可靠性。下面將介紹如(ru)何(he)選擇濾(lv)(lv)波(bo)器(qi)參(can)(can)數(shu)(shu)及相應的計算公(gong)式(shi)。
1、濾波器參數的選擇
在選擇濾(lv)波器參數時,需要考慮以下因素:
(1)信號類(lei)型:不(bu)同類(lei)型的信號需要不(bu)同的濾波器(qi)。
(2)濾波器類型:常(chang)見的濾波器類型包括低(di)通(tong)、高(gao)通(tong)、帶通(tong)、帶阻等。
(3)通帶(dai)(dai)(dai)和阻帶(dai)(dai)(dai)的特(te)性(xing):需要根據具體的應用(yong)場(chang)景(jing)選(xuan)擇合適的通帶(dai)(dai)(dai)和阻帶(dai)(dai)(dai)特(te)性(xing)。
(4)濾波器(qi)(qi)階數:階數越高,濾波器(qi)(qi)的抑制效果越好,但也會帶來更(geng)多(duo)的衰減(jian)。
(5)截止(zhi)頻(pin)率(lv):需要根據信號頻(pin)率(lv)和信號帶寬選擇合(he)適的截止(zhi)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(shi)如(ru)下:
(1)低通濾波器截止頻率的(de)計算公式:f_c=1/(2πRC),其中f_c為(wei)(wei)截止頻率,R為(wei)(wei)電阻值(zhi),C為(wei)(wei)電容值(zhi)。
(2)高通濾波(bo)器截(jie)止頻率(lv)的計算(suan)公式:f_c=1/(2πRC),其中f_c為截(jie)止頻率(lv),R為電(dian)阻值(zhi),C為電(dian)容值(zhi)。
(3)帶(dai)通濾波(bo)器中(zhong)心頻率的計算公式(shi):f_c=(f_{c1}+f_{c2})/2,其中(zhong)f_{c1}和f_{c2}分別為上下限頻率。
(4)帶(dai)通(tong)濾波器帶(dai)寬(kuan)的計算公式:B=f_{c2}-f_{c1}。
(5)帶阻(zu)濾波器(qi)中(zhong)(zhong)心頻(pin)率(lv)的(de)計算(suan)公式:f_c=(f_{c1}+f_{c2})/2,其中(zhong)(zhong)f_{c1}和f_{c2}分別為上(shang)下限(xian)頻(pin)率(lv)。
(6)帶(dai)阻濾波器(qi)帶(dai)寬(kuan)的計算公式(shi):B=f_{c2}-f_{c1}。