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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)率(Center Frequency):濾波器通帶(dai)(dai)的頻(pin)率f0,一般取f0=(f1+f2)/2,f1、f2為(wei)帶(dai)(dai)通或(huo)帶(dai)(dai)阻濾波器左、右相對下(xia)降1dB或(huo)3dB邊(bian)頻(pin)點(dian)。窄(zhai)帶(dai)(dai)濾波器常以插損最小點(dian)為(wei)中(zhong)心頻(pin)率計算通帶(dai)(dai)帶(dai)(dai)寬。

2、截止頻率(lv)(Cutoff Frequency):指(zhi)低通(tong)濾波器的(de)(de)(de)通(tong)帶右邊(bian)頻點及高通(tong)濾波器的(de)(de)(de)通(tong)帶左(zuo)邊(bian)頻點。通(tong)常以1dB或3dB相對損(sun)耗點來(lai)標準(zhun)定義(yi)。相對損(sun)耗的(de)(de)(de)參考(kao)基準(zhun)為(wei):低通(tong)以DC處插損(sun)為(wei)基準(zhun),高通(tong)則以未出現寄生阻帶的(de)(de)(de)足夠高通(tong)帶頻率(lv)處插損(sun)為(wei)基準(zhun)。

3、通(tong)帶(dai)(dai)帶(dai)(dai)寬:指需要通(tong)過的(de)頻(pin)譜寬度,BW=(f2-f1)。f1、f2為以中心頻(pin)率f0處插入損耗為基準。

4、插入損耗(hao)(Insertion Loss):由于濾波器的引入對電路(lu)中原有信號(hao)帶(dai)來的衰耗(hao),以中心或截止(zhi)頻(pin)率處損耗(hao)表征(zheng),如要(yao)求全帶(dai)內(nei)插損需強調。

5、紋(wen)波(Ripple):指1dB或3dB帶寬(截止(zhi)頻率)范(fan)圍內(nei),插損隨頻率在損耗均值(zhi)曲(qu)線基礎上波動的(de)峰值(zhi)。

6、帶內(nei)波(bo)動(Passband Ripple):通帶內(nei)插入損(sun)耗隨頻率的變化量(liang)。1dB帶寬內(nei)的帶內(nei)波(bo)動是1dB。

7、帶內駐波比(VSWR):衡量濾(lv)(lv)波器(qi)通帶內信號(hao)是(shi)否良好匹(pi)配傳輸的(de)一項重要(yao)指(zhi)標。理(li)想匹(pi)配VSWR=1:1,失配時(shi)VSWR大于1。對于一個(ge)實際(ji)的(de)濾(lv)(lv)波器(qi)而言,滿足VSWR小于1.5:1的(de)帶寬一般小于BW3dB,其(qi)占BW3dB的(de)比例與濾(lv)(lv)波器(qi)階數和插損相關。

8、回波損耗(hao)(Return Loss):端口(kou)信號輸(shu)(shu)入功(gong)(gong)率與反射功(gong)(gong)率之比的(de)分貝(dB)數,也等于20Log10ρ,ρ為電壓反射系(xi)數。輸(shu)(shu)入功(gong)(gong)率被端口(kou)全部(bu)吸收時回波損耗(hao)為無窮大(da)。

9、阻帶抑(yi)(yi)制度(du):衡量(liang)濾(lv)(lv)波器(qi)(qi)選擇性(xing)能(neng)好壞(huai)的重要(yao)指(zhi)標(biao)。該指(zhi)標(biao)越(yue)高說(shuo)明對帶外(wai)干擾信號抑(yi)(yi)制的越(yue)好。通常有兩種提法:一(yi)種為(wei)要(yao)求對某一(yi)給(gei)定帶外(wai)頻(pin)率fs抑(yi)(yi)制多少dB,計算方(fang)法為(wei)fs處衰(shuai)減量(liang);另一(yi)種為(wei)提出表征濾(lv)(lv)波器(qi)(qi)幅(fu)頻(pin)響(xiang)應與理想(xiang)矩形接近程度(du)的指(zhi)標(biao)——矩形系數(KxdB大于1),KxdB=BWxdB/BW3dB,(X可為(wei)40dB、30dB、20dB等(deng))。濾(lv)(lv)波器(qi)(qi)階(jie)數越(yue)多矩形度(du)越(yue)高——即K越(yue)接近理想(xiang)值1,制作難度(du)當然也(ye)就(jiu)越(yue)大。

10、延遲(Td):指信號通過濾(lv)波(bo)器所需(xu)要的時間,數值上為傳輸相位函數對(dui)角(jiao)頻率的導數,即Td=df/dv。

11、帶(dai)內相(xiang)位(wei)線(xian)(xian)(xian)性度(du):該指標表(biao)征濾波(bo)器對通(tong)帶(dai)內傳輸(shu)信號引入的相(xiang)位(wei)失真大小(xiao)。按線(xian)(xian)(xian)性相(xiang)位(wei)響應函(han)數設計(ji)的濾波(bo)器具有(you)良好(hao)的相(xiang)位(wei)線(xian)(xian)(xian)性度(du)。

二、濾波器參數怎么選擇

濾波(bo)(bo)器參(can)數的選擇是(shi)信號處理中至關重要的一步。合適的濾波(bo)(bo)器參(can)數能夠有效地減少信號噪聲和干擾,提高信號的質量(liang)和可靠性。下(xia)面將介(jie)紹如何選擇濾波(bo)(bo)器參(can)數及相應的計算公式。

1、濾波器參數的選擇

在選擇濾波器參(can)數時,需(xu)要考慮以(yi)下(xia)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)濾波器。

(2)濾(lv)波器類型:常見的濾(lv)波器類型包(bao)括低通、高通、帶通、帶阻等。

(3)通帶(dai)(dai)和阻(zu)帶(dai)(dai)的特性(xing):需要根(gen)據具體的應用(yong)場景(jing)選擇合(he)適的通帶(dai)(dai)和阻(zu)帶(dai)(dai)特性(xing)。

(4)濾波器階數:階數越高,濾波器的(de)抑制(zhi)效果越好,但也會帶(dai)來(lai)更多(duo)的(de)衰減(jian)。

(5)截止(zhi)頻率(lv)(lv):需(xu)要根據信號(hao)頻率(lv)(lv)和信號(hao)帶寬選擇合適的截止(zhi)頻率(lv)(lv)。

2、濾波器參數計算公式

具體的濾波器參數計算公式如下:

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

(2)高(gao)通(tong)濾波器截止(zhi)頻(pin)率的計算公式:f_c=1/(2πRC),其中f_c為(wei)(wei)截止(zhi)頻(pin)率,R為(wei)(wei)電阻值(zhi),C為(wei)(wei)電容值(zhi)。

(3)帶(dai)通濾波器(qi)中心頻(pin)率的計算(suan)公式:f_c=(f_{c1}+f_{c2})/2,其(qi)中f_{c1}和f_{c2}分別為上(shang)下限頻(pin)率。

(4)帶通濾波器帶寬的(de)計算公式(shi):B=f_{c2}-f_{c1}。

(5)帶(dai)阻濾波器中心頻(pin)率(lv)的(de)計算公式:f_c=(f_{c1}+f_{c2})/2,其中f_{c1}和f_{c2}分別(bie)為上下限(xian)頻(pin)率(lv)。

(6)帶阻(zu)濾波器(qi)帶寬的計算(suan)公(gong)式:B=f_{c2}-f_{c1}。

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