一、 濾波器的主要參數有哪些
1、中(zhong)心頻率(lv)(Center Frequency):濾(lv)波器通(tong)帶(dai)(dai)的頻率(lv)f0,一般取(qu)f0=(f1+f2)/2,f1、f2為(wei)帶(dai)(dai)通(tong)或帶(dai)(dai)阻濾(lv)波器左、右相對下降1dB或3dB邊頻點。窄帶(dai)(dai)濾(lv)波器常以插(cha)損最(zui)小點為(wei)中(zhong)心頻率(lv)計算通(tong)帶(dai)(dai)帶(dai)(dai)寬。
2、截止頻率(Cutoff Frequency):指低通(tong)(tong)(tong)濾波器的(de)通(tong)(tong)(tong)帶右邊(bian)(bian)頻點及高(gao)(gao)通(tong)(tong)(tong)濾波器的(de)通(tong)(tong)(tong)帶左邊(bian)(bian)頻點。通(tong)(tong)(tong)常(chang)以1dB或3dB相對損耗(hao)點來(lai)標準(zhun)定(ding)義。相對損耗(hao)的(de)參考基(ji)(ji)準(zhun)為(wei)(wei):低通(tong)(tong)(tong)以DC處(chu)插(cha)損為(wei)(wei)基(ji)(ji)準(zhun),高(gao)(gao)通(tong)(tong)(tong)則以未出現寄生阻帶的(de)足夠高(gao)(gao)通(tong)(tong)(tong)帶頻率處(chu)插(cha)損為(wei)(wei)基(ji)(ji)準(zhun)。
3、通(tong)(tong)帶帶寬:指需要通(tong)(tong)過的頻(pin)譜寬度,BW=(f2-f1)。f1、f2為以中心頻(pin)率f0處插入損耗(hao)為基準。
4、插(cha)入(ru)損耗(hao)(Insertion Loss):由于(yu)濾(lv)波器的(de)引入(ru)對電路中原有信號帶(dai)來(lai)的(de)衰(shuai)耗(hao),以中心或截止頻率(lv)處損耗(hao)表征,如要求(qiu)全帶(dai)內插(cha)損需強調(diao)。
5、紋(wen)波(bo)(Ripple):指1dB或(huo)3dB帶(dai)寬(截止頻(pin)率)范圍內,插損(sun)隨頻(pin)率在損(sun)耗均值曲線基礎(chu)上波(bo)動的峰值。
6、帶內波(bo)動(Passband Ripple):通帶內插入損耗(hao)隨(sui)頻率的變化量(liang)。1dB帶寬內的帶內波(bo)動是1dB。
7、帶(dai)(dai)內(nei)駐波比(VSWR):衡量(liang)濾(lv)波器通帶(dai)(dai)內(nei)信(xin)號是否(fou)良好匹配(pei)傳輸的(de)(de)(de)一項重要指(zhi)標。理想匹配(pei)VSWR=1:1,失配(pei)時VSWR大于1。對于一個(ge)實際的(de)(de)(de)濾(lv)波器而言,滿足VSWR小于1.5:1的(de)(de)(de)帶(dai)(dai)寬一般小于BW3dB,其占BW3dB的(de)(de)(de)比例(li)與濾(lv)波器階數和插(cha)損(sun)相關。
8、回(hui)波損耗(Return Loss):端口(kou)信號(hao)輸入(ru)功(gong)率與反射功(gong)率之比的分貝(dB)數,也(ye)等于(yu)20Log10ρ,ρ為(wei)電壓反射系數。輸入(ru)功(gong)率被(bei)端口(kou)全部吸收(shou)時回(hui)波損耗為(wei)無窮大(da)。
9、阻帶抑(yi)制(zhi)度:衡(heng)量(liang)濾(lv)波(bo)器(qi)選(xuan)擇(ze)性能好壞(huai)的重要指標。該指標越高說明對帶外干擾信號抑(yi)制(zhi)的越好。通常有兩種提(ti)法:一種為(wei)(wei)要求對某一給定帶外頻(pin)率fs抑(yi)制(zhi)多少dB,計算方(fang)法為(wei)(wei)fs處(chu)衰減(jian)量(liang);另一種為(wei)(wei)提(ti)出表(biao)征濾(lv)波(bo)器(qi)幅頻(pin)響應與理(li)想(xiang)矩形接近程度的指標——矩形系(xi)數(shu)(KxdB大(da)于1),KxdB=BWxdB/BW3dB,(X可為(wei)(wei)40dB、30dB、20dB等(deng))。濾(lv)波(bo)器(qi)階數(shu)越多矩形度越高——即K越接近理(li)想(xiang)值1,制(zhi)作難度當然(ran)也就越大(da)。
10、延遲(chi)(Td):指信號通過濾(lv)波器所需要(yao)的(de)時(shi)間,數(shu)值上為傳輸(shu)相(xiang)位函數(shu)對角頻(pin)率的(de)導數(shu),即Td=df/dv。
11、帶內相(xiang)位(wei)(wei)線性(xing)(xing)度(du):該指標(biao)表征(zheng)濾波器對通帶內傳(chuan)輸信號引入的(de)相(xiang)位(wei)(wei)失(shi)真大(da)小。按線性(xing)(xing)相(xiang)位(wei)(wei)響應函數設計的(de)濾波器具有(you)良好的(de)相(xiang)位(wei)(wei)線性(xing)(xing)度(du)。
二、濾波器參數怎么選擇
濾(lv)波器(qi)參數的選(xuan)(xuan)擇(ze)是(shi)信號(hao)處(chu)理中至關(guan)重要的一步。合適的濾(lv)波器(qi)參數能夠有效(xiao)地減少信號(hao)噪聲和干(gan)擾,提高(gao)信號(hao)的質量(liang)和可靠性。下面將(jiang)介(jie)紹(shao)如(ru)何(he)選(xuan)(xuan)擇(ze)濾(lv)波器(qi)參數及相應的計(ji)算公式。
1、濾波器參數的選擇
在(zai)選(xuan)擇濾波器參(can)數時,需(xu)要考慮以下因素:
(1)信號類型:不同(tong)類型的信號需要不同(tong)的濾波器(qi)。
(2)濾(lv)波(bo)器類型:常見的濾(lv)波(bo)器類型包括低通、高(gao)通、帶通、帶阻等。
(3)通帶和(he)阻帶的特性(xing):需要根據具體的應(ying)用場景(jing)選擇(ze)合適的通帶和(he)阻帶特性(xing)。
(4)濾波(bo)器(qi)(qi)階數:階數越高,濾波(bo)器(qi)(qi)的(de)抑制(zhi)效果越好,但(dan)也(ye)會帶(dai)來更多(duo)的(de)衰減(jian)。
(5)截止(zhi)(zhi)頻率:需要根據信號頻率和信號帶寬選(xuan)擇合適的截止(zhi)(zhi)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(tong)濾波器截(jie)止頻(pin)率(lv)的計(ji)算公式(shi):f_c=1/(2πRC),其中f_c為截(jie)止頻(pin)率(lv),R為電阻值,C為電容值。
(2)高(gao)通濾(lv)波器(qi)截(jie)止(zhi)頻率(lv)的計算(suan)公式:f_c=1/(2πRC),其中f_c為截(jie)止(zhi)頻率(lv),R為電阻值(zhi),C為電容值(zhi)。
(3)帶通濾(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}分別為上下限(xian)頻(pin)率。
(4)帶通濾波器(qi)帶寬的(de)計算(suan)公式:B=f_{c2}-f_{c1}。
(5)帶阻濾(lv)波器中心頻(pin)率的計算公式(shi):f_c=(f_{c1}+f_{c2})/2,其中f_{c1}和f_{c2}分(fen)別為上下限頻(pin)率。
(6)帶阻濾(lv)波器帶寬的計算公式:B=f_{c2}-f_{c1}。