一、 濾波器的主要參數有哪些
1、中心頻(pin)(pin)率(Center Frequency):濾(lv)波(bo)器通(tong)帶(dai)(dai)(dai)的頻(pin)(pin)率f0,一般取f0=(f1+f2)/2,f1、f2為帶(dai)(dai)(dai)通(tong)或帶(dai)(dai)(dai)阻濾(lv)波(bo)器左、右(you)相對下(xia)降(jiang)1dB或3dB邊頻(pin)(pin)點。窄帶(dai)(dai)(dai)濾(lv)波(bo)器常以插損最小點為中心頻(pin)(pin)率計算通(tong)帶(dai)(dai)(dai)帶(dai)(dai)(dai)寬。
2、截止頻率(Cutoff Frequency):指低(di)通(tong)(tong)(tong)濾波器的通(tong)(tong)(tong)帶右邊頻點及高通(tong)(tong)(tong)濾波器的通(tong)(tong)(tong)帶左邊頻點。通(tong)(tong)(tong)常以1dB或3dB相對(dui)損(sun)耗(hao)點來標準(zhun)定(ding)義。相對(dui)損(sun)耗(hao)的參考基準(zhun)為:低(di)通(tong)(tong)(tong)以DC處(chu)(chu)插損(sun)為基準(zhun),高通(tong)(tong)(tong)則以未(wei)出(chu)現(xian)寄生阻(zu)帶的足夠高通(tong)(tong)(tong)帶頻率處(chu)(chu)插損(sun)為基準(zhun)。
3、通帶帶寬:指需(xu)要通過的頻譜寬度,BW=(f2-f1)。f1、f2為(wei)以(yi)中心頻率f0處插入損(sun)耗(hao)為(wei)基準(zhun)。
4、插入損耗(hao)(Insertion Loss):由于(yu)濾波器的引入對(dui)電(dian)路(lu)中原有信(xin)號帶(dai)來的衰(shuai)耗(hao),以中心(xin)或截止頻率處損耗(hao)表征,如要(yao)求全帶(dai)內插損需強調(diao)。
5、紋波(bo)(Ripple):指1dB或3dB帶寬(kuan)(截止頻率(lv))范圍內,插(cha)損隨頻率(lv)在損耗(hao)均值(zhi)曲(qu)線(xian)基礎上波(bo)動的(de)峰值(zhi)。
6、帶(dai)內(nei)(nei)波(bo)動(dong)(dong)(Passband Ripple):通帶(dai)內(nei)(nei)插入損耗隨頻(pin)率的(de)變(bian)化量。1dB帶(dai)寬(kuan)內(nei)(nei)的(de)帶(dai)內(nei)(nei)波(bo)動(dong)(dong)是1dB。
7、帶(dai)內(nei)駐波比(bi)(VSWR):衡量濾(lv)波器(qi)通帶(dai)內(nei)信號(hao)是否良好(hao)匹配(pei)傳輸的(de)一(yi)項(xiang)重要指標(biao)。理(li)想匹配(pei)VSWR=1:1,失配(pei)時VSWR大于1。對(dui)于一(yi)個實際(ji)的(de)濾(lv)波器(qi)而言,滿足VSWR小(xiao)于1.5:1的(de)帶(dai)寬(kuan)一(yi)般(ban)小(xiao)于BW3dB,其占BW3dB的(de)比(bi)例與濾(lv)波器(qi)階數和(he)插損相(xiang)關。
8、回波損(sun)耗(Return Loss):端口(kou)信號輸(shu)入功(gong)率(lv)與反(fan)射功(gong)率(lv)之比的分貝(dB)數(shu),也等于20Log10ρ,ρ為電壓反(fan)射系數(shu)。輸(shu)入功(gong)率(lv)被端口(kou)全部吸收(shou)時(shi)回波損(sun)耗為無(wu)窮大。
9、阻帶抑制度:衡量(liang)濾波(bo)器選擇性能好(hao)壞的重要指(zhi)標。該指(zhi)標越高說明對帶外干擾信號抑制的越好(hao)。通常有兩種(zhong)提法:一種(zhong)為(wei)要求對某一給(gei)定帶外頻率(lv)fs抑制多少dB,計算(suan)方法為(wei)fs處(chu)衰減量(liang);另一種(zhong)為(wei)提出表征(zheng)濾波(bo)器幅頻響應與理想矩(ju)形接(jie)近程(cheng)度的指(zhi)標——矩(ju)形系數(KxdB大(da)于1),KxdB=BWxdB/BW3dB,(X可為(wei)40dB、30dB、20dB等)。濾波(bo)器階數越多矩(ju)形度越高——即K越接(jie)近理想值1,制作難度當然也就越大(da)。
10、延(yan)遲(Td):指(zhi)信號通過濾(lv)波器所需要的(de)時間,數(shu)值(zhi)上為(wei)傳(chuan)輸相位函(han)數(shu)對角(jiao)頻率的(de)導數(shu),即Td=df/dv。
11、帶(dai)內相(xiang)位(wei)線性度(du):該(gai)指標表征濾波器對通帶(dai)內傳輸(shu)信號引入的相(xiang)位(wei)失真大小。按(an)線性相(xiang)位(wei)響(xiang)應函數設(she)計的濾波器具有良好的相(xiang)位(wei)線性度(du)。
二、濾波器參數怎么選擇
濾波(bo)器參數(shu)的(de)(de)選擇(ze)是(shi)信(xin)號處(chu)理中(zhong)至關重要的(de)(de)一步(bu)。合適的(de)(de)濾波(bo)器參數(shu)能夠(gou)有(you)效地減少信(xin)號噪聲(sheng)和(he)干擾,提高信(xin)號的(de)(de)質量和(he)可靠性。下面將介紹如何(he)選擇(ze)濾波(bo)器參數(shu)及相應的(de)(de)計算公式。
1、濾波器參數的選擇
在選擇濾波器參數時,需要考慮以下因(yin)素:
(1)信(xin)號類型:不同類型的(de)信(xin)號需要不同的(de)濾波器。
(2)濾(lv)波器類(lei)型(xing):常見(jian)的濾(lv)波器類(lei)型(xing)包括低通、高通、帶(dai)通、帶(dai)阻等(deng)。
(3)通(tong)帶(dai)(dai)和阻帶(dai)(dai)的(de)特性:需要根據(ju)具體(ti)的(de)應用場景選擇合適(shi)的(de)通(tong)帶(dai)(dai)和阻帶(dai)(dai)特性。
(4)濾波(bo)(bo)器階數:階數越(yue)高,濾波(bo)(bo)器的抑(yi)制效果越(yue)好,但也(ye)會帶(dai)來更多的衰減。
(5)截止頻率:需(xu)要根(gen)據(ju)信(xin)號(hao)頻率和(he)信(xin)號(hao)帶寬(kuan)選擇(ze)合適的截止頻率。
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(lv)波器截(jie)止頻率的計算公(gong)式:f_c=1/(2πRC),其中f_c為(wei)截(jie)止頻率,R為(wei)電阻值,C為(wei)電容值。
(2)高通濾波器截(jie)止頻(pin)(pin)率的計算(suan)公式:f_c=1/(2πRC),其中(zhong)f_c為截(jie)止頻(pin)(pin)率,R為電阻值,C為電容值。
(3)帶通濾波器中心頻(pin)率的計算公式:f_c=(f_{c1}+f_{c2})/2,其中f_{c1}和(he)f_{c2}分別為上下限(xian)頻(pin)率。
(4)帶(dai)通濾(lv)波(bo)器(qi)帶(dai)寬的計算公式:B=f_{c2}-f_{c1}。
(5)帶阻濾波器中心頻(pin)率的計(ji)算公(gong)式:f_c=(f_{c1}+f_{c2})/2,其中f_{c1}和(he)f_{c2}分別為上下限(xian)頻(pin)率。
(6)帶(dai)阻濾波器帶(dai)寬的計算公式:B=f_{c2}-f_{c1}。