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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(zhong)心頻(pin)(pin)率(lv)(Center Frequency):濾(lv)波器通帶(dai)的頻(pin)(pin)率(lv)f0,一般取f0=(f1+f2)/2,f1、f2為(wei)(wei)帶(dai)通或帶(dai)阻濾(lv)波器左、右相對(dui)下降(jiang)1dB或3dB邊(bian)頻(pin)(pin)點。窄帶(dai)濾(lv)波器常(chang)以(yi)插(cha)損最小(xiao)點為(wei)(wei)中(zhong)心頻(pin)(pin)率(lv)計(ji)算通帶(dai)帶(dai)寬。

2、截止頻(pin)(pin)率(Cutoff Frequency):指低通(tong)(tong)濾(lv)(lv)波器的通(tong)(tong)帶右(you)邊頻(pin)(pin)點及高(gao)通(tong)(tong)濾(lv)(lv)波器的通(tong)(tong)帶左(zuo)邊頻(pin)(pin)點。通(tong)(tong)常以1dB或3dB相對(dui)損耗(hao)點來標(biao)準定義。相對(dui)損耗(hao)的參考(kao)基(ji)準為(wei)(wei):低通(tong)(tong)以DC處插(cha)損為(wei)(wei)基(ji)準,高(gao)通(tong)(tong)則以未出現寄生阻(zu)帶的足夠高(gao)通(tong)(tong)帶頻(pin)(pin)率處插(cha)損為(wei)(wei)基(ji)準。

3、通帶帶寬:指需要通過的頻譜寬度(du),BW=(f2-f1)。f1、f2為以中心頻率f0處插入損耗為基準。

4、插(cha)入損(sun)(sun)耗(hao)(Insertion Loss):由于濾波器的引入對電路中(zhong)原有信(xin)號帶(dai)來的衰耗(hao),以中(zhong)心或截止頻率處損(sun)(sun)耗(hao)表征,如要(yao)求全帶(dai)內插(cha)損(sun)(sun)需強(qiang)調。

5、紋(wen)波(Ripple):指1dB或3dB帶寬(截止頻率(lv))范圍內,插(cha)損(sun)隨(sui)頻率(lv)在損(sun)耗均值曲線(xian)基(ji)礎上波動的峰(feng)值。

6、帶(dai)內(nei)(nei)(nei)波動(dong)(Passband Ripple):通帶(dai)內(nei)(nei)(nei)插入損(sun)耗隨(sui)頻率的(de)(de)變化量。1dB帶(dai)寬(kuan)內(nei)(nei)(nei)的(de)(de)帶(dai)內(nei)(nei)(nei)波動(dong)是1dB。

7、帶(dai)內駐波(bo)比(bi)(VSWR):衡量濾(lv)(lv)波(bo)器通帶(dai)內信號是(shi)否良(liang)好匹(pi)配傳輸(shu)的(de)一項(xiang)重要指標。理想匹(pi)配VSWR=1:1,失配時VSWR大(da)于1。對于一個實際的(de)濾(lv)(lv)波(bo)器而言,滿(man)足(zu)VSWR小于1.5:1的(de)帶(dai)寬一般小于BW3dB,其占BW3dB的(de)比(bi)例與濾(lv)(lv)波(bo)器階數和(he)插損相關。

8、回波損耗(Return Loss):端(duan)口信(xin)號輸入功(gong)(gong)率與反射(she)功(gong)(gong)率之比的(de)分(fen)貝(dB)數(shu),也等于20Log10ρ,ρ為電壓反射(she)系數(shu)。輸入功(gong)(gong)率被端(duan)口全部吸收時回波損耗為無窮(qiong)大。

9、阻帶(dai)(dai)抑制(zhi)度:衡量濾(lv)波(bo)器(qi)選擇性能好壞的(de)(de)重要(yao)指標(biao)(biao)。該指標(biao)(biao)越(yue)(yue)(yue)高說明(ming)對帶(dai)(dai)外干擾信號抑制(zhi)的(de)(de)越(yue)(yue)(yue)好。通常有兩種提法(fa):一(yi)種為(wei)要(yao)求對某一(yi)給定帶(dai)(dai)外頻(pin)率(lv)fs抑制(zhi)多少dB,計(ji)算方法(fa)為(wei)fs處(chu)衰減量;另一(yi)種為(wei)提出表征濾(lv)波(bo)器(qi)幅頻(pin)響應(ying)與理(li)(li)想(xiang)(xiang)矩形(xing)接近程(cheng)度的(de)(de)指標(biao)(biao)——矩形(xing)系(xi)數(KxdB大于1),KxdB=BWxdB/BW3dB,(X可為(wei)40dB、30dB、20dB等)。濾(lv)波(bo)器(qi)階(jie)數越(yue)(yue)(yue)多矩形(xing)度越(yue)(yue)(yue)高——即(ji)K越(yue)(yue)(yue)接近理(li)(li)想(xiang)(xiang)值1,制(zhi)作難(nan)度當(dang)然(ran)也就越(yue)(yue)(yue)大。

10、延遲(Td):指信號通(tong)過濾波器所需要的時間,數(shu)值(zhi)上為傳(chuan)輸相位函數(shu)對角頻率(lv)的導數(shu),即Td=df/dv。

11、帶(dai)內相(xiang)位線(xian)(xian)性(xing)(xing)度:該指標表征濾(lv)波(bo)器(qi)對通帶(dai)內傳輸信號(hao)引入的(de)相(xiang)位失真大(da)小。按線(xian)(xian)性(xing)(xing)相(xiang)位響應函數設(she)計的(de)濾(lv)波(bo)器(qi)具有良好的(de)相(xiang)位線(xian)(xian)性(xing)(xing)度。

二、濾波器參數怎么選擇

濾波器參(can)數(shu)的(de)(de)(de)選擇是(shi)信(xin)號(hao)處理中至關重要的(de)(de)(de)一步(bu)。合適(shi)的(de)(de)(de)濾波器參(can)數(shu)能夠(gou)有(you)效(xiao)地減少信(xin)號(hao)噪聲(sheng)和干擾,提(ti)高信(xin)號(hao)的(de)(de)(de)質量和可靠性。下面將(jiang)介紹(shao)如(ru)何選擇濾波器參(can)數(shu)及相應(ying)的(de)(de)(de)計算(suan)公式。

1、濾波器參數的選擇

在選擇濾波器參(can)數時,需要(yao)考慮(lv)以下因素(su):

(1)信號類(lei)型(xing):不(bu)同類(lei)型(xing)的信號需要不(bu)同的濾(lv)波器(qi)。

(2)濾(lv)波器類(lei)型:常見(jian)的濾(lv)波器類(lei)型包括(kuo)低(di)通(tong)、高通(tong)、帶通(tong)、帶阻等。

(3)通(tong)帶和(he)阻(zu)帶的特性:需要根據具體(ti)的應(ying)用場(chang)景選擇合適的通(tong)帶和(he)阻(zu)帶特性。

(4)濾波(bo)器階數:階數越(yue)高(gao),濾波(bo)器的(de)(de)抑制效果越(yue)好(hao),但也會帶來更多的(de)(de)衰減。

(5)截止頻(pin)(pin)率:需要根據信號頻(pin)(pin)率和信號帶寬選擇(ze)合適的截止頻(pin)(pin)率。

2、濾波器參數計算公式

具體的濾波器參數計(ji)算公式(shi)如下(xia):

(1)低通濾(lv)波(bo)器截(jie)止(zhi)(zhi)頻率的計(ji)算公式(shi):f_c=1/(2πRC),其中f_c為(wei)截(jie)止(zhi)(zhi)頻率,R為(wei)電阻(zu)值,C為(wei)電容(rong)值。

(2)高(gao)通濾波器截止(zhi)頻率的(de)計(ji)算公(gong)式:f_c=1/(2πRC),其中f_c為(wei)截止(zhi)頻率,R為(wei)電阻值,C為(wei)電容值。

(3)帶通濾波器中(zhong)心頻率(lv)的計算公(gong)式:f_c=(f_{c1}+f_{c2})/2,其中(zhong)f_{c1}和f_{c2}分別(bie)為上下(xia)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(lv)波器中心頻(pin)率的(de)計算公式:f_c=(f_{c1}+f_{c2})/2,其中f_{c1}和f_{c2}分別為(wei)上下限頻(pin)率。

(6)帶阻濾波(bo)器帶寬(kuan)的計算公式:B=f_{c2}-f_{c1}。

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