一、濾波器的主要參數有哪些
1、中心(xin)頻(pin)率(lv)(Center Frequency):濾波器通(tong)帶(dai)(dai)的頻(pin)率(lv)f0,一般取f0=(f1+f2)/2,f1、f2為帶(dai)(dai)通(tong)或(huo)帶(dai)(dai)阻濾波器左(zuo)、右相(xiang)對下降1dB或(huo)3dB邊頻(pin)點(dian)。窄(zhai)帶(dai)(dai)濾波器常以插(cha)損最小(xiao)點(dian)為中心(xin)頻(pin)率(lv)計(ji)算通(tong)帶(dai)(dai)帶(dai)(dai)寬。
2、截(jie)止頻率(Cutoff Frequency):指低通濾(lv)(lv)波(bo)器(qi)的通帶(dai)右邊(bian)頻點(dian)及高通濾(lv)(lv)波(bo)器(qi)的通帶(dai)左(zuo)邊(bian)頻點(dian)。通常(chang)以(yi)1dB或3dB相對(dui)損耗點(dian)來(lai)標(biao)準定義。相對(dui)損耗的參考基準為(wei):低通以(yi)DC處插損為(wei)基準,高通則以(yi)未出現(xian)寄生(sheng)阻帶(dai)的足夠高通帶(dai)頻率處插損為(wei)基準。
3、通(tong)帶帶寬:指需要通(tong)過的頻(pin)譜寬度,BW=(f2-f1)。f1、f2為以(yi)中心頻(pin)率(lv)f0處插入損耗(hao)為基準。
4、插(cha)入損耗(Insertion Loss):由(you)于(yu)濾(lv)波器的(de)引入對電路中(zhong)原有信(xin)號帶來的(de)衰(shuai)耗,以中(zhong)心或(huo)截(jie)止頻率處損耗表征,如要求(qiu)全帶內(nei)插(cha)損需強(qiang)調。
5、紋波(bo)(Ripple):指1dB或(huo)3dB帶(dai)寬(截止頻率(lv))范圍內,插損隨頻率(lv)在損耗均值曲線基礎上波(bo)動的(de)峰值。
6、帶內波(bo)動(Passband Ripple):通帶內插入(ru)損耗隨頻率的變化量。1dB帶寬內的帶內波(bo)動是1dB。
7、帶(dai)內駐波比(VSWR):衡量濾(lv)波器通(tong)帶(dai)內信號是否良好(hao)匹配傳(chuan)輸的一項重要指標。理想(xiang)匹配VSWR=1:1,失配時VSWR大于(yu)1。對于(yu)一個實際的濾(lv)波器而言(yan),滿足VSWR小(xiao)(xiao)于(yu)1.5:1的帶(dai)寬一般小(xiao)(xiao)于(yu)BW3dB,其占BW3dB的比例與(yu)濾(lv)波器階數和插(cha)損相關。
8、回(hui)波(bo)損耗(Return Loss):端(duan)(duan)口(kou)信號輸入功(gong)率與反射功(gong)率之比的(de)分貝(dB)數,也等于20Log10ρ,ρ為電壓反射系數。輸入功(gong)率被(bei)端(duan)(duan)口(kou)全部吸收(shou)時(shi)回(hui)波(bo)損耗為無窮大。
9、阻帶(dai)抑制(zhi)度:衡(heng)量濾波(bo)器(qi)選擇(ze)性能(neng)好壞的重要指標。該(gai)指標越(yue)高說明對帶(dai)外干擾信號抑制(zhi)的越(yue)好。通常有(you)兩(liang)種提(ti)法(fa):一(yi)種為(wei)(wei)要求對某一(yi)給定帶(dai)外頻率fs抑制(zhi)多少dB,計算方法(fa)為(wei)(wei)fs處(chu)衰(shuai)減量;另一(yi)種為(wei)(wei)提(ti)出表(biao)征濾波(bo)器(qi)幅(fu)頻響(xiang)應與理想矩(ju)形接(jie)近程度的指標——矩(ju)形系數(KxdB大(da)于(yu)1),KxdB=BWxdB/BW3dB,(X可(ke)為(wei)(wei)40dB、30dB、20dB等(deng))。濾波(bo)器(qi)階數越(yue)多矩(ju)形度越(yue)高——即K越(yue)接(jie)近理想值(zhi)1,制(zhi)作難度當然(ran)也(ye)就越(yue)大(da)。
10、延遲(Td):指(zhi)信號(hao)通過濾波器所(suo)需(xu)要的時間,數值上為傳輸相位(wei)函數對角頻率的導數,即Td=df/dv。
11、帶內(nei)相(xiang)位(wei)線性(xing)度:該指(zhi)標表(biao)征濾(lv)波器對通帶內(nei)傳輸(shu)信號引(yin)入的相(xiang)位(wei)失(shi)真大小。按線性(xing)相(xiang)位(wei)響應函數(shu)設(she)計的濾(lv)波器具有良(liang)好的相(xiang)位(wei)線性(xing)度。
二、濾波器參數怎么選擇
濾(lv)(lv)波(bo)器參數(shu)的(de)選(xuan)(xuan)擇(ze)是信(xin)號(hao)處理中至(zhi)關(guan)重要的(de)一步。合(he)適的(de)濾(lv)(lv)波(bo)器參數(shu)能夠(gou)有效地減少(shao)信(xin)號(hao)噪聲和干擾,提高信(xin)號(hao)的(de)質量(liang)和可靠性。下(xia)面將介紹如何選(xuan)(xuan)擇(ze)濾(lv)(lv)波(bo)器參數(shu)及相(xiang)應的(de)計算公式(shi)。
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(xia)因素(su):
(1)信號類型(xing):不同類型(xing)的信號需要不同的濾波器。
(2)濾波器類型(xing):常見的濾波器類型(xing)包括低通(tong)、高通(tong)、帶通(tong)、帶阻等。
(3)通(tong)帶(dai)和阻帶(dai)的(de)特(te)(te)性(xing):需要根(gen)據具體的(de)應用場(chang)景選擇(ze)合適(shi)的(de)通(tong)帶(dai)和阻帶(dai)特(te)(te)性(xing)。
(4)濾波(bo)器階數:階數越高,濾波(bo)器的(de)抑制效果越好,但也(ye)會帶來更(geng)多的(de)衰減。
(5)截止頻率:需要根據信號頻率和信號帶寬選(xuan)擇合適的截止頻率。
2、濾波器參數計算公式
具體的濾波器參(can)數(shu)計算公式如下:
(1)低通濾波(bo)器截(jie)止(zhi)(zhi)頻率的計算(suan)公式:f_c=1/(2πRC),其中f_c為截(jie)止(zhi)(zhi)頻率,R為電阻值,C為電容(rong)值。
(2)高通濾(lv)波器截(jie)止頻率(lv)的計(ji)算公式:f_c=1/(2πRC),其(qi)中f_c為(wei)截(jie)止頻率(lv),R為(wei)電阻值(zhi),C為(wei)電容值(zhi)。
(3)帶通濾波(bo)器(qi)中(zhong)心頻率的(de)計算(suan)公(gong)式:f_c=(f_{c1}+f_{c2})/2,其中(zhong)f_{c1}和f_{c2}分別為上下限頻率。
(4)帶通濾波器帶寬的計算公式:B=f_{c2}-f_{c1}。
(5)帶阻濾(lv)波器(qi)中(zhong)心(xin)頻率的(de)計算公式:f_c=(f_{c1}+f_{c2})/2,其(qi)中(zhong)f_{c1}和(he)f_{c2}分別為(wei)上下限頻率。
(6)帶(dai)阻濾波(bo)器帶(dai)寬的計算公(gong)式:B=f_{c2}-f_{c1}。