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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)(zhong)心頻(pin)率(lv)(Center Frequency):濾(lv)波(bo)器通(tong)帶(dai)(dai)的頻(pin)率(lv)f0,一般取f0=(f1+f2)/2,f1、f2為(wei)(wei)帶(dai)(dai)通(tong)或帶(dai)(dai)阻濾(lv)波(bo)器左、右相對(dui)下降1dB或3dB邊(bian)頻(pin)點。窄(zhai)帶(dai)(dai)濾(lv)波(bo)器常以插損(sun)最小點為(wei)(wei)中(zhong)(zhong)心頻(pin)率(lv)計算通(tong)帶(dai)(dai)帶(dai)(dai)寬。

2、截(jie)止頻(pin)(pin)率(Cutoff Frequency):指低通(tong)(tong)濾(lv)波器的(de)通(tong)(tong)帶(dai)右邊(bian)頻(pin)(pin)點(dian)及高通(tong)(tong)濾(lv)波器的(de)通(tong)(tong)帶(dai)左邊(bian)頻(pin)(pin)點(dian)。通(tong)(tong)常以1dB或3dB相對損耗(hao)點(dian)來標準定義。相對損耗(hao)的(de)參考基準為(wei):低通(tong)(tong)以DC處插(cha)損為(wei)基準,高通(tong)(tong)則以未(wei)出現寄生阻帶(dai)的(de)足夠高通(tong)(tong)帶(dai)頻(pin)(pin)率處插(cha)損為(wei)基準。

3、通(tong)(tong)帶帶寬:指需要通(tong)(tong)過的頻譜(pu)寬度(du),BW=(f2-f1)。f1、f2為(wei)以中心頻率f0處插入損(sun)耗為(wei)基(ji)準。

4、插入損耗(Insertion Loss):由于濾(lv)波器的引入對(dui)電路(lu)中原有信號帶來(lai)的衰(shuai)耗,以中心或截止(zhi)頻(pin)率處(chu)損耗表征,如(ru)要(yao)求(qiu)全帶內(nei)插損需強調。

5、紋波(Ripple):指1dB或3dB帶(dai)寬(kuan)(截止頻率(lv))范圍(wei)內,插損(sun)隨頻率(lv)在(zai)損(sun)耗均值曲(qu)線基礎上波動的(de)峰值。

6、帶(dai)(dai)內(nei)波動(Passband Ripple):通(tong)帶(dai)(dai)內(nei)插入(ru)損(sun)耗隨頻率的變化量。1dB帶(dai)(dai)寬內(nei)的帶(dai)(dai)內(nei)波動是1dB。

7、帶內駐波(bo)(bo)比(VSWR):衡量濾波(bo)(bo)器通帶內信(xin)號是否良(liang)好匹配(pei)傳輸的一項重要指標(biao)。理想匹配(pei)VSWR=1:1,失配(pei)時(shi)VSWR大于1。對(dui)于一個實際的濾波(bo)(bo)器而(er)言,滿足(zu)VSWR小于1.5:1的帶寬一般(ban)小于BW3dB,其(qi)占BW3dB的比例(li)與(yu)濾波(bo)(bo)器階數和插(cha)損(sun)相關(guan)。

8、回(hui)波損(sun)(sun)耗(Return Loss):端(duan)口信號輸入功(gong)率與反(fan)射(she)功(gong)率之比的分貝(dB)數,也等于(yu)20Log10ρ,ρ為電壓反(fan)射(she)系(xi)數。輸入功(gong)率被端(duan)口全(quan)部吸收時回(hui)波損(sun)(sun)耗為無窮(qiong)大。

9、阻帶抑制度:衡(heng)量濾波(bo)器(qi)選擇性能好壞(huai)的(de)(de)重要指標(biao)(biao)。該指標(biao)(biao)越(yue)(yue)高(gao)說明對帶外干擾信號抑制的(de)(de)越(yue)(yue)好。通常(chang)有兩種(zhong)提(ti)法(fa):一(yi)(yi)(yi)種(zhong)為(wei)(wei)要求對某(mou)一(yi)(yi)(yi)給定(ding)帶外頻(pin)率fs抑制多少(shao)dB,計算方法(fa)為(wei)(wei)fs處衰減量;另一(yi)(yi)(yi)種(zhong)為(wei)(wei)提(ti)出表(biao)征濾波(bo)器(qi)幅頻(pin)響(xiang)應與理想(xiang)矩(ju)形(xing)接近程(cheng)度的(de)(de)指標(biao)(biao)——矩(ju)形(xing)系數(shu)(KxdB大于1),KxdB=BWxdB/BW3dB,(X可為(wei)(wei)40dB、30dB、20dB等(deng))。濾波(bo)器(qi)階數(shu)越(yue)(yue)多矩(ju)形(xing)度越(yue)(yue)高(gao)——即K越(yue)(yue)接近理想(xiang)值1,制作難度當然也就(jiu)越(yue)(yue)大。

10、延遲(Td):指信號通過濾波器(qi)所需要的時間,數(shu)值上為傳輸(shu)相位函數(shu)對角頻率的導(dao)數(shu),即Td=df/dv。

11、帶內相(xiang)位(wei)(wei)(wei)(wei)線(xian)性度(du)(du):該指標表征濾(lv)波器對(dui)通帶內傳輸信(xin)號引入(ru)的(de)相(xiang)位(wei)(wei)(wei)(wei)失真大(da)小(xiao)。按(an)線(xian)性相(xiang)位(wei)(wei)(wei)(wei)響應函數設計的(de)濾(lv)波器具有良(liang)好的(de)相(xiang)位(wei)(wei)(wei)(wei)線(xian)性度(du)(du)。

二、濾波器參數怎么選擇

濾(lv)波器參(can)(can)數(shu)的(de)(de)(de)選擇(ze)(ze)是信號處理中(zhong)至(zhi)關(guan)重要的(de)(de)(de)一步。合適的(de)(de)(de)濾(lv)波器參(can)(can)數(shu)能夠(gou)有(you)效(xiao)地(di)減(jian)少信號噪聲和(he)干擾,提高信號的(de)(de)(de)質量和(he)可靠性。下面(mian)將介紹(shao)如何選擇(ze)(ze)濾(lv)波器參(can)(can)數(shu)及(ji)相應的(de)(de)(de)計(ji)算公式。

1、濾波器參數的選擇

在選擇濾波(bo)器參數(shu)時(shi),需要考慮以(yi)下因素:

(1)信號(hao)類(lei)型:不(bu)同類(lei)型的信號(hao)需(xu)要(yao)不(bu)同的濾波器。

(2)濾(lv)波器(qi)類(lei)型(xing)(xing):常見的濾(lv)波器(qi)類(lei)型(xing)(xing)包(bao)括低通(tong)、高通(tong)、帶通(tong)、帶阻等(deng)。

(3)通帶(dai)(dai)和(he)阻(zu)帶(dai)(dai)的(de)(de)(de)特(te)性:需要根據具(ju)體的(de)(de)(de)應用場(chang)景選擇合(he)適(shi)的(de)(de)(de)通帶(dai)(dai)和(he)阻(zu)帶(dai)(dai)特(te)性。

(4)濾(lv)(lv)波器(qi)階數:階數越高,濾(lv)(lv)波器(qi)的抑制效果越好,但(dan)也會帶來更多的衰減。

(5)截止頻(pin)率(lv):需要根據(ju)信(xin)號頻(pin)率(lv)和(he)信(xin)號帶寬選擇合適的(de)截止頻(pin)率(lv)。

2、濾波器參數計算公式

具體的濾波器參數計算公式如(ru)下(xia):

(1)低通濾波器截止頻(pin)率(lv)的計算公式:f_c=1/(2πRC),其中(zhong)f_c為(wei)截止頻(pin)率(lv),R為(wei)電阻值,C為(wei)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(pin)率(lv)的計算公(gong)式(shi):f_c=(f_{c1}+f_{c2})/2,其中f_{c1}和f_{c2}分別為上下限(xian)頻(pin)率(lv)。

(4)帶通(tong)濾波器帶寬的計算公(gong)式:B=f_{c2}-f_{c1}。

(5)帶阻(zu)濾波器中(zhong)心頻(pin)(pin)率的計算公(gong)式:f_c=(f_{c1}+f_{c2})/2,其中(zhong)f_{c1}和f_{c2}分別為上(shang)下限頻(pin)(pin)率。

(6)帶(dai)阻濾波器(qi)帶(dai)寬的計算(suan)公(gong)式:B=f_{c2}-f_{c1}。

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