一、 濾波器的主要參數有哪些
1、中心頻率(Center Frequency):濾波(bo)器(qi)通帶(dai)(dai)的頻率f0,一般取f0=(f1+f2)/2,f1、f2為帶(dai)(dai)通或帶(dai)(dai)阻濾波(bo)器(qi)左、右相對下降1dB或3dB邊頻點(dian)。窄帶(dai)(dai)濾波(bo)器(qi)常以(yi)插損最小(xiao)點(dian)為中心頻率計(ji)算通帶(dai)(dai)帶(dai)(dai)寬。
2、截止頻率(Cutoff Frequency):指低通(tong)(tong)濾(lv)波(bo)器(qi)的通(tong)(tong)帶(dai)(dai)右邊頻點及高(gao)通(tong)(tong)濾(lv)波(bo)器(qi)的通(tong)(tong)帶(dai)(dai)左邊頻點。通(tong)(tong)常以1dB或3dB相(xiang)(xiang)對損耗(hao)點來(lai)標準(zhun)定(ding)義。相(xiang)(xiang)對損耗(hao)的參考(kao)基(ji)準(zhun)為(wei):低通(tong)(tong)以DC處插(cha)損為(wei)基(ji)準(zhun),高(gao)通(tong)(tong)則以未出現寄生阻帶(dai)(dai)的足夠高(gao)通(tong)(tong)帶(dai)(dai)頻率處插(cha)損為(wei)基(ji)準(zhun)。
3、通(tong)帶帶寬:指(zhi)需要通(tong)過的頻譜(pu)寬度,BW=(f2-f1)。f1、f2為(wei)以中心頻率f0處(chu)插入損耗(hao)為(wei)基準。
4、插入損(sun)耗(Insertion Loss):由(you)于濾波器的(de)引入對電路中(zhong)原有信號帶來(lai)的(de)衰(shuai)耗,以中(zhong)心或截(jie)止頻(pin)率(lv)處損(sun)耗表征,如要求全帶內插損(sun)需強調。
5、紋波(Ripple):指1dB或3dB帶寬(截止頻率)范圍(wei)內,插(cha)損隨頻率在損耗均值曲線基礎上波動的峰值。
6、帶(dai)內波(bo)動(Passband Ripple):通帶(dai)內插(cha)入損耗隨頻率的變(bian)化(hua)量(liang)。1dB帶(dai)寬內的帶(dai)內波(bo)動是(shi)1dB。
7、帶(dai)內(nei)駐波(bo)(bo)比(VSWR):衡量濾(lv)波(bo)(bo)器通帶(dai)內(nei)信號是否良好匹配(pei)傳(chuan)輸(shu)的(de)一(yi)項(xiang)重要指標。理想匹配(pei)VSWR=1:1,失配(pei)時VSWR大(da)于(yu)1。對于(yu)一(yi)個實際的(de)濾(lv)波(bo)(bo)器而言,滿(man)足(zu)VSWR小(xiao)于(yu)1.5:1的(de)帶(dai)寬一(yi)般(ban)小(xiao)于(yu)BW3dB,其占BW3dB的(de)比例與濾(lv)波(bo)(bo)器階數和插(cha)損相關。
8、回波損(sun)耗(Return Loss):端(duan)口(kou)信(xin)號輸入功率(lv)與反(fan)射功率(lv)之比的分貝(dB)數,也等于20Log10ρ,ρ為電壓(ya)反(fan)射系數。輸入功率(lv)被端(duan)口(kou)全部吸收時回波損(sun)耗為無(wu)窮大。
9、阻帶(dai)(dai)抑制(zhi)度(du):衡(heng)量(liang)濾(lv)波器選擇性能好壞的(de)(de)(de)重要(yao)指(zhi)(zhi)標。該指(zhi)(zhi)標越高(gao)說明對帶(dai)(dai)外干擾(rao)信號抑制(zhi)的(de)(de)(de)越好。通常有兩種提法:一種為(wei)要(yao)求對某(mou)一給定(ding)帶(dai)(dai)外頻(pin)率fs抑制(zhi)多少dB,計算方法為(wei)fs處衰(shuai)減量(liang);另一種為(wei)提出表征濾(lv)波器幅頻(pin)響應與理想矩形接(jie)近程度(du)的(de)(de)(de)指(zhi)(zhi)標——矩形系數(shu)(KxdB大(da)(da)于1),KxdB=BWxdB/BW3dB,(X可(ke)為(wei)40dB、30dB、20dB等)。濾(lv)波器階數(shu)越多矩形度(du)越高(gao)——即K越接(jie)近理想值1,制(zhi)作難度(du)當(dang)然也就(jiu)越大(da)(da)。
10、延遲(Td):指信(xin)號通過濾波器所需要的(de)(de)時(shi)間,數值上為(wei)傳輸相位函數對角頻率(lv)的(de)(de)導數,即Td=df/dv。
11、帶(dai)內相(xiang)位線性(xing)度:該(gai)指標(biao)表征濾波(bo)器對通帶(dai)內傳輸信號引入的相(xiang)位失真(zhen)大小。按線性(xing)相(xiang)位響(xiang)應函數設計(ji)的濾波(bo)器具有良好的相(xiang)位線性(xing)度。
二、濾波器參數怎么選擇
濾波器(qi)參(can)數(shu)的(de)(de)(de)選擇是信號處理中至關重要的(de)(de)(de)一(yi)步。合適的(de)(de)(de)濾波器(qi)參(can)數(shu)能(neng)夠有效地(di)減(jian)少(shao)信號噪聲和干擾,提高(gao)信號的(de)(de)(de)質量(liang)和可靠性。下面將介紹如何(he)選擇濾波器(qi)參(can)數(shu)及相應(ying)的(de)(de)(de)計算(suan)公(gong)式。
1、濾波器參數的選擇
在(zai)選擇濾波(bo)器參數時(shi),需(xu)要考慮以下因素(su):
(1)信號類型:不(bu)同類型的信號需(xu)要不(bu)同的濾波器。
(2)濾(lv)波器類型:常(chang)見的濾(lv)波器類型包括(kuo)低通(tong)、高通(tong)、帶(dai)(dai)通(tong)、帶(dai)(dai)阻等。
(3)通帶和(he)(he)阻帶的特(te)性:需要根據具體(ti)的應用場景選擇(ze)合適的通帶和(he)(he)阻帶特(te)性。
(4)濾(lv)(lv)波器階(jie)數(shu)(shu):階(jie)數(shu)(shu)越(yue)高,濾(lv)(lv)波器的(de)抑制效果越(yue)好,但也(ye)會帶來更多(duo)的(de)衰減。
(5)截止(zhi)頻(pin)率:需要根據信(xin)號頻(pin)率和信(xin)號帶寬(kuan)選擇合適的截止(zhi)頻(pin)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(qi)截(jie)止頻率的計算公(gong)式(shi):f_c=1/(2πRC),其中f_c為截(jie)止頻率,R為電阻值,C為電容值。
(2)高(gao)通濾波器截(jie)止頻率的計算公式:f_c=1/(2πRC),其中f_c為(wei)截(jie)止頻率,R為(wei)電阻值(zhi)(zhi),C為(wei)電容值(zhi)(zhi)。
(3)帶通濾波器中心頻率的計(ji)算公式:f_c=(f_{c1}+f_{c2})/2,其中f_{c1}和f_{c2}分別為上下限(xian)頻率。
(4)帶(dai)通濾波(bo)器帶(dai)寬(kuan)的計(ji)算(suan)公式:B=f_{c2}-f_{c1}。
(5)帶阻濾波器中心頻(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(xia)限頻(pin)率。
(6)帶阻(zu)濾波(bo)器(qi)帶寬的計算公式:B=f_{c2}-f_{c1}。