一、 濾波器的主要參數有哪些
1、中(zhong)心頻率(lv)(Center Frequency):濾波(bo)器(qi)通(tong)(tong)帶(dai)的頻率(lv)f0,一(yi)般取f0=(f1+f2)/2,f1、f2為帶(dai)通(tong)(tong)或帶(dai)阻(zu)濾波(bo)器(qi)左、右相對下降1dB或3dB邊頻點。窄帶(dai)濾波(bo)器(qi)常以插損最(zui)小點為中(zhong)心頻率(lv)計算通(tong)(tong)帶(dai)帶(dai)寬。
2、截止頻(pin)率(Cutoff Frequency):指低(di)通(tong)濾波(bo)(bo)器的(de)(de)(de)通(tong)帶(dai)(dai)右邊(bian)頻(pin)點及高(gao)通(tong)濾波(bo)(bo)器的(de)(de)(de)通(tong)帶(dai)(dai)左邊(bian)頻(pin)點。通(tong)常以1dB或(huo)3dB相對損(sun)耗(hao)點來(lai)標準(zhun)定義。相對損(sun)耗(hao)的(de)(de)(de)參考基準(zhun)為(wei)(wei):低(di)通(tong)以DC處插損(sun)為(wei)(wei)基準(zhun),高(gao)通(tong)則以未出(chu)現寄生阻帶(dai)(dai)的(de)(de)(de)足夠高(gao)通(tong)帶(dai)(dai)頻(pin)率處插損(sun)為(wei)(wei)基準(zhun)。
3、通(tong)帶帶寬:指需要通(tong)過的(de)頻(pin)(pin)譜寬度,BW=(f2-f1)。f1、f2為(wei)以中心頻(pin)(pin)率(lv)f0處(chu)插入損耗為(wei)基準。
4、插(cha)入(ru)損(sun)耗(hao)(Insertion Loss):由于濾波器的(de)引入(ru)對電路中原有信號(hao)帶來的(de)衰耗(hao),以中心或截止頻率處損(sun)耗(hao)表征(zheng),如(ru)要求全帶內插(cha)損(sun)需強調(diao)。
5、紋波(Ripple):指(zhi)1dB或3dB帶寬(截止(zhi)頻率(lv))范圍內(nei),插損隨頻率(lv)在損耗均(jun)值曲線(xian)基礎(chu)上波動的(de)峰(feng)值。
6、帶(dai)(dai)內(nei)波動(Passband Ripple):通(tong)帶(dai)(dai)內(nei)插入損耗隨頻率的變化量。1dB帶(dai)(dai)寬內(nei)的帶(dai)(dai)內(nei)波動是(shi)1dB。
7、帶內駐波比(bi)(VSWR):衡(heng)量濾(lv)波器(qi)通帶內信號(hao)是否良好匹配傳(chuan)輸的(de)一項重要指(zhi)標。理想匹配VSWR=1:1,失配時VSWR大(da)于(yu)1。對于(yu)一個實際(ji)的(de)濾(lv)波器(qi)而(er)言,滿足VSWR小(xiao)于(yu)1.5:1的(de)帶寬一般(ban)小(xiao)于(yu)BW3dB,其占BW3dB的(de)比(bi)例(li)與濾(lv)波器(qi)階數和插損(sun)相關。
8、回波損耗(hao)(Return Loss):端(duan)口(kou)信號(hao)輸入功率與(yu)反(fan)射功率之比的分貝(dB)數,也(ye)等于20Log10ρ,ρ為電(dian)壓反(fan)射系數。輸入功率被端(duan)口(kou)全部吸收時回波損耗(hao)為無窮大。
9、阻(zu)帶(dai)抑制(zhi)(zhi)(zhi)度(du):衡量(liang)濾波(bo)器選(xuan)擇(ze)性能好壞的(de)重要(yao)指(zhi)標(biao)。該指(zhi)標(biao)越(yue)(yue)(yue)高(gao)說明對帶(dai)外干擾信號抑制(zhi)(zhi)(zhi)的(de)越(yue)(yue)(yue)好。通(tong)常有兩(liang)種提法(fa):一(yi)種為(wei)(wei)要(yao)求對某一(yi)給定帶(dai)外頻(pin)率fs抑制(zhi)(zhi)(zhi)多(duo)少dB,計算方法(fa)為(wei)(wei)fs處衰減量(liang);另一(yi)種為(wei)(wei)提出表征濾波(bo)器幅頻(pin)響應與理想矩形接近程度(du)的(de)指(zhi)標(biao)——矩形系數(KxdB大(da)于(yu)1),KxdB=BWxdB/BW3dB,(X可為(wei)(wei)40dB、30dB、20dB等)。濾波(bo)器階(jie)數越(yue)(yue)(yue)多(duo)矩形度(du)越(yue)(yue)(yue)高(gao)——即K越(yue)(yue)(yue)接近理想值1,制(zhi)(zhi)(zhi)作難(nan)度(du)當然也就越(yue)(yue)(yue)大(da)。
10、延(yan)遲(Td):指(zhi)信(xin)號(hao)通過濾波器所需要的時(shi)間,數(shu)值上為傳(chuan)輸相位(wei)函數(shu)對角頻率的導(dao)數(shu),即Td=df/dv。
11、帶(dai)內相(xiang)位線性(xing)度:該(gai)指標表征濾(lv)波器(qi)對通帶(dai)內傳輸信號引入的相(xiang)位失真大小。按線性(xing)相(xiang)位響應函(han)數設計的濾(lv)波器(qi)具有良好的相(xiang)位線性(xing)度。
二、濾波器參數怎么選擇
濾(lv)波(bo)(bo)器參(can)數的(de)選擇(ze)是信(xin)(xin)號處理中至關重要(yao)的(de)一步。合適的(de)濾(lv)波(bo)(bo)器參(can)數能夠有效地(di)減(jian)少信(xin)(xin)號噪(zao)聲和(he)干擾,提高信(xin)(xin)號的(de)質量和(he)可靠性。下面將介紹(shao)如何選擇(ze)濾(lv)波(bo)(bo)器參(can)數及相應的(de)計(ji)算公式。
1、濾波器參數的選擇
在選擇濾波器參數時,需(xu)要考慮以(yi)下因素:
(1)信號類(lei)型:不同類(lei)型的信號需要不同的濾(lv)波器(qi)。
(2)濾波(bo)器類型:常見的濾波(bo)器類型包括低通、高通、帶通、帶阻等(deng)。
(3)通(tong)(tong)帶(dai)和(he)阻(zu)帶(dai)的特性(xing):需要根(gen)據具體的應用場景(jing)選擇合適(shi)的通(tong)(tong)帶(dai)和(he)阻(zu)帶(dai)特性(xing)。
(4)濾波器階(jie)數(shu):階(jie)數(shu)越高,濾波器的抑制效果越好,但(dan)也會帶(dai)來更多的衰減。
(5)截止頻率:需要根據(ju)信(xin)號頻率和(he)信(xin)號帶寬(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)波器截止頻(pin)(pin)率(lv)的計算公式:f_c=1/(2πRC),其中f_c為(wei)截止頻(pin)(pin)率(lv),R為(wei)電阻值(zhi),C為(wei)電容值(zhi)。
(2)高通(tong)濾波(bo)器截止(zhi)頻率的(de)計算公(gong)式:f_c=1/(2πRC),其(qi)中f_c為(wei)截止(zhi)頻率,R為(wei)電阻值(zhi),C為(wei)電容值(zhi)。
(3)帶通濾波器中(zhong)心頻(pin)率(lv)的計(ji)算公式:f_c=(f_{c1}+f_{c2})/2,其中(zhong)f_{c1}和f_{c2}分(fen)別為上下限(xian)頻(pin)率(lv)。
(4)帶(dai)通濾波器帶(dai)寬的計算公式:B=f_{c2}-f_{c1}。
(5)帶阻濾(lv)波器(qi)中(zhong)心頻(pin)率的計(ji)算公式:f_c=(f_{c1}+f_{c2})/2,其中(zhong)f_{c1}和f_{c2}分別(bie)為上(shang)下(xia)限頻(pin)率。
(6)帶阻(zu)濾波器帶寬的計(ji)算公式:B=f_{c2}-f_{c1}。