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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(lv)波器(qi)通(tong)帶(dai)的頻率f0,一般取f0=(f1+f2)/2,f1、f2為(wei)帶(dai)通(tong)或(huo)帶(dai)阻濾(lv)波器(qi)左、右相(xiang)對下降1dB或(huo)3dB邊(bian)頻點(dian)。窄(zhai)帶(dai)濾(lv)波器(qi)常以插損(sun)最(zui)小點(dian)為(wei)中心頻率計算通(tong)帶(dai)帶(dai)寬。

2、截止(zhi)頻(pin)率(Cutoff Frequency):指低(di)通(tong)濾(lv)波器的(de)通(tong)帶(dai)右邊(bian)頻(pin)點(dian)及高(gao)通(tong)濾(lv)波器的(de)通(tong)帶(dai)左邊(bian)頻(pin)點(dian)。通(tong)常以1dB或3dB相對損耗點(dian)來標準(zhun)定義(yi)。相對損耗的(de)參(can)考基(ji)準(zhun)為:低(di)通(tong)以DC處(chu)插(cha)損為基(ji)準(zhun),高(gao)通(tong)則(ze)以未出現寄生阻帶(dai)的(de)足夠高(gao)通(tong)帶(dai)頻(pin)率處(chu)插(cha)損為基(ji)準(zhun)。

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

4、插(cha)入損(sun)耗(hao)(Insertion Loss):由于(yu)濾波器的引(yin)入對電路(lu)中(zhong)原(yuan)有信號帶(dai)來的衰(shuai)耗(hao),以中(zhong)心或截(jie)止頻率處(chu)損(sun)耗(hao)表征,如要求全帶(dai)內插(cha)損(sun)需強調。

5、紋波(Ripple):指1dB或(huo)3dB帶寬(kuan)(截止頻率(lv))范圍內,插損(sun)隨頻率(lv)在損(sun)耗(hao)均值曲線基礎上波動的峰值。

6、帶(dai)內波動(Passband Ripple):通帶(dai)內插入損耗隨頻(pin)率的變化量。1dB帶(dai)寬內的帶(dai)內波動是1dB。

7、帶內(nei)駐(zhu)波(bo)(bo)比(VSWR):衡量濾波(bo)(bo)器通帶內(nei)信號是否良好匹(pi)配(pei)傳輸的一項(xiang)重要指標。理想匹(pi)配(pei)VSWR=1:1,失(shi)配(pei)時(shi)VSWR大于1。對(dui)于一個實際的濾波(bo)(bo)器而言,滿足VSWR小(xiao)于1.5:1的帶寬一般小(xiao)于BW3dB,其占BW3dB的比例與濾波(bo)(bo)器階數和插損相關。

8、回波損(sun)耗(Return Loss):端口信號輸(shu)入(ru)功(gong)率(lv)與反(fan)射功(gong)率(lv)之比的分貝(dB)數,也等于(yu)20Log10ρ,ρ為電(dian)壓反(fan)射系(xi)數。輸(shu)入(ru)功(gong)率(lv)被端口全部吸收時回波損(sun)耗為無窮大。

9、阻帶抑制(zhi)(zhi)度(du)(du):衡量濾波器選擇性能好(hao)壞的重(zhong)要(yao)指標(biao)。該指標(biao)越(yue)(yue)高(gao)說明對帶外干擾信號抑制(zhi)(zhi)的越(yue)(yue)好(hao)。通常有兩種提(ti)法(fa):一種為要(yao)求對某一給定帶外頻率fs抑制(zhi)(zhi)多(duo)少dB,計算方法(fa)為fs處(chu)衰減量;另一種為提(ti)出表(biao)征濾波器幅頻響應(ying)與理想(xiang)矩(ju)形接(jie)近程度(du)(du)的指標(biao)——矩(ju)形系數(shu)(KxdB大(da)于(yu)1),KxdB=BWxdB/BW3dB,(X可為40dB、30dB、20dB等)。濾波器階數(shu)越(yue)(yue)多(duo)矩(ju)形度(du)(du)越(yue)(yue)高(gao)——即(ji)K越(yue)(yue)接(jie)近理想(xiang)值1,制(zhi)(zhi)作(zuo)難度(du)(du)當然也就越(yue)(yue)大(da)。

10、延遲(Td):指信號通(tong)過濾(lv)波(bo)器(qi)所需要的時間(jian),數(shu)(shu)值上為傳輸相位(wei)函數(shu)(shu)對角頻率(lv)的導數(shu)(shu),即(ji)Td=df/dv。

11、帶內(nei)相位線性度(du):該指標(biao)表(biao)征濾(lv)波器對(dui)通帶內(nei)傳(chuan)輸信(xin)號引入的相位失真(zhen)大小。按線性相位響應函數設計的濾(lv)波器具(ju)有良好的相位線性度(du)。

二、濾波器參數怎么選擇

濾波(bo)器參數(shu)(shu)的選擇是信(xin)(xin)號處理中至關重要的一步。合適的濾波(bo)器參數(shu)(shu)能(neng)夠有效地減少信(xin)(xin)號噪(zao)聲和(he)干擾,提高信(xin)(xin)號的質(zhi)量(liang)和(he)可靠(kao)性。下面將介(jie)紹如何選擇濾波(bo)器參數(shu)(shu)及相應的計算(suan)公式(shi)。

1、濾波器參數的選擇

在選(xuan)擇濾波器參數(shu)時,需(xu)要考(kao)慮(lv)以下因素:

(1)信號(hao)類型:不(bu)同類型的(de)信號(hao)需要不(bu)同的(de)濾波(bo)器。

(2)濾波器(qi)類型(xing):常見(jian)的濾波器(qi)類型(xing)包括低通(tong)、高(gao)通(tong)、帶通(tong)、帶阻等。

(3)通帶(dai)(dai)和阻帶(dai)(dai)的特(te)性(xing):需(xu)要根(gen)據具(ju)體的應用場(chang)景選擇合適(shi)的通帶(dai)(dai)和阻帶(dai)(dai)特(te)性(xing)。

(4)濾(lv)波器階(jie)數(shu):階(jie)數(shu)越高,濾(lv)波器的抑制效果越好,但也會帶來更多的衰減。

(5)截(jie)止(zhi)(zhi)頻率(lv):需要根(gen)據信號(hao)(hao)頻率(lv)和信號(hao)(hao)帶(dai)寬選擇(ze)合(he)適的截(jie)止(zhi)(zhi)頻率(lv)。

2、濾波器參數計算公式

具體的濾波器參數計算公(gong)式如(ru)下:

(1)低通(tong)濾波器(qi)截止(zhi)頻率(lv)的計算(suan)公式:f_c=1/(2πRC),其(qi)中f_c為截止(zhi)頻率(lv),R為電阻值,C為電容(rong)值。

(2)高通(tong)濾(lv)波(bo)器截(jie)(jie)止(zhi)(zhi)頻率(lv)的計(ji)算公式(shi):f_c=1/(2πRC),其中f_c為截(jie)(jie)止(zhi)(zhi)頻率(lv),R為電阻值,C為電容(rong)值。

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

(4)帶通(tong)濾波(bo)器帶寬的(de)計算(suan)公(gong)式(shi):B=f_{c2}-f_{c1}。

(5)帶阻濾波器中(zhong)心頻(pin)率的計(ji)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(pin)率。

(6)帶(dai)阻濾波(bo)器帶(dai)寬的計算公(gong)式:B=f_{c2}-f_{c1}。

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