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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、中心頻率(Center Frequency):濾(lv)波(bo)(bo)器(qi)通帶的(de)頻率f0,一般取(qu)f0=(f1+f2)/2,f1、f2為帶通或帶阻濾(lv)波(bo)(bo)器(qi)左、右相對下降(jiang)1dB或3dB邊頻點。窄帶濾(lv)波(bo)(bo)器(qi)常以插損最(zui)小(xiao)點為中心頻率計算通帶帶寬。

2、截止頻率(Cutoff Frequency):指低(di)通(tong)濾波(bo)器的(de)通(tong)帶(dai)右邊(bian)頻點及高通(tong)濾波(bo)器的(de)通(tong)帶(dai)左(zuo)邊(bian)頻點。通(tong)常以1dB或(huo)3dB相對(dui)損(sun)耗點來標準(zhun)定義。相對(dui)損(sun)耗的(de)參考基準(zhun)為(wei):低(di)通(tong)以DC處插(cha)損(sun)為(wei)基準(zhun),高通(tong)則以未出現寄生阻帶(dai)的(de)足夠高通(tong)帶(dai)頻率處插(cha)損(sun)為(wei)基準(zhun)。

3、通(tong)(tong)帶(dai)帶(dai)寬:指需要通(tong)(tong)過的頻譜(pu)寬度,BW=(f2-f1)。f1、f2為以(yi)中心(xin)頻率f0處插入損耗(hao)為基準(zhun)。

4、插(cha)入(ru)損(sun)(sun)耗(hao)(Insertion Loss):由于(yu)濾波器(qi)的(de)引入(ru)對電路中原有信號帶來的(de)衰耗(hao),以中心或截止頻(pin)率處損(sun)(sun)耗(hao)表征,如要求全帶內插(cha)損(sun)(sun)需強調。

5、紋波(Ripple):指1dB或3dB帶(dai)寬(截止頻(pin)率)范圍內(nei),插(cha)損隨頻(pin)率在損耗均值曲(qu)線(xian)基礎上波動的峰值。

6、帶(dai)(dai)內(nei)波動(dong)(Passband Ripple):通(tong)帶(dai)(dai)內(nei)插入損耗隨頻率的(de)變化量。1dB帶(dai)(dai)寬內(nei)的(de)帶(dai)(dai)內(nei)波動(dong)是1dB。

7、帶內駐(zhu)波(bo)比(VSWR):衡量濾(lv)波(bo)器(qi)通帶內信號是否良好匹(pi)配(pei)傳輸(shu)的(de)(de)一項(xiang)重要(yao)指標。理想匹(pi)配(pei)VSWR=1:1,失配(pei)時VSWR大于(yu)1。對于(yu)一個實際的(de)(de)濾(lv)波(bo)器(qi)而言(yan),滿足(zu)VSWR小于(yu)1.5:1的(de)(de)帶寬(kuan)一般小于(yu)BW3dB,其(qi)占BW3dB的(de)(de)比例與(yu)濾(lv)波(bo)器(qi)階(jie)數和插損相關。

8、回波損耗(hao)(Return Loss):端口信號(hao)輸(shu)入功(gong)率與反(fan)射(she)功(gong)率之比的分貝(dB)數(shu),也等于20Log10ρ,ρ為(wei)電壓反(fan)射(she)系數(shu)。輸(shu)入功(gong)率被(bei)端口全部(bu)吸收時回波損耗(hao)為(wei)無窮大。

9、阻帶抑制度:衡量濾(lv)(lv)波(bo)器(qi)選擇(ze)性能好壞的重要指標。該指標越高說明對帶外(wai)干(gan)擾信號抑制的越好。通常有兩種提法:一(yi)種為(wei)要求(qiu)對某(mou)一(yi)給定帶外(wai)頻率fs抑制多(duo)少dB,計算方法為(wei)fs處衰減量;另一(yi)種為(wei)提出表征濾(lv)(lv)波(bo)器(qi)幅頻響應與理想(xiang)矩形接(jie)近程(cheng)度的指標——矩形系數(KxdB大于1),KxdB=BWxdB/BW3dB,(X可為(wei)40dB、30dB、20dB等)。濾(lv)(lv)波(bo)器(qi)階數越多(duo)矩形度越高——即K越接(jie)近理想(xiang)值1,制作(zuo)難度當然(ran)也就(jiu)越大。

10、延(yan)遲(chi)(Td):指(zhi)信號通過濾波器所需要的(de)時間,數(shu)值上為(wei)傳輸相位函數(shu)對角頻率的(de)導數(shu),即(ji)Td=df/dv。

11、帶內(nei)相(xiang)位(wei)線(xian)性(xing)度(du):該指標(biao)表征(zheng)濾(lv)波器對通(tong)帶內(nei)傳輸信號引入的(de)相(xiang)位(wei)失(shi)真(zhen)大小(xiao)。按(an)線(xian)性(xing)相(xiang)位(wei)響應函數(shu)設計的(de)濾(lv)波器具有(you)良好的(de)相(xiang)位(wei)線(xian)性(xing)度(du)。

二、濾波器參數怎么選擇

濾波(bo)器參數(shu)的選擇是信號處理中(zhong)至關重要的一步。合適的濾波(bo)器參數(shu)能夠(gou)有效地減少信號噪聲(sheng)和干擾,提高信號的質(zhi)量(liang)和可靠性。下面將(jiang)介紹如何選擇濾波(bo)器參數(shu)及相應的計算公式。

1、濾波器參數的選擇

在選擇濾波器參(can)數時,需要考慮以下因素:

(1)信(xin)(xin)號(hao)類(lei)型:不同類(lei)型的信(xin)(xin)號(hao)需要不同的濾波器。

(2)濾波器類(lei)型:常見的濾波器類(lei)型包括低通、高通、帶(dai)通、帶(dai)阻等。

(3)通(tong)帶和阻帶的(de)特性:需(xu)要根據具體(ti)的(de)應(ying)用(yong)場景選(xuan)擇合適的(de)通(tong)帶和阻帶特性。

(4)濾(lv)波(bo)器(qi)階數:階數越高,濾(lv)波(bo)器(qi)的(de)抑制效果越好,但(dan)也會帶來更(geng)多的(de)衰減。

(5)截止(zhi)頻率(lv)(lv):需(xu)要根據信號頻率(lv)(lv)和信號帶寬選擇合(he)適的截止(zhi)頻率(lv)(lv)。

2、濾波器參數計算公式

具體的濾波器參數計算公(gong)式如下:

(1)低通濾波(bo)器截止頻率(lv)的計算公式(shi):f_c=1/(2πRC),其中f_c為截止頻率(lv),R為電(dian)阻值(zhi),C為電(dian)容值(zhi)。

(2)高通濾波器截(jie)止(zhi)頻率的計算(suan)公式:f_c=1/(2πRC),其中f_c為截(jie)止(zhi)頻率,R為電阻(zu)值(zhi),C為電容值(zhi)。

(3)帶通濾波器中心頻率的(de)計算公(gong)式:f_c=(f_{c1}+f_{c2})/2,其中f_{c1}和f_{c2}分別為上下限頻率。

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

(5)帶阻濾(lv)波(bo)器中(zhong)心頻(pin)率的計(ji)算公(gong)式:f_c=(f_{c1}+f_{c2})/2,其中(zhong)f_{c1}和f_{c2}分別為上下限頻(pin)率。

(6)帶(dai)阻濾波器(qi)帶(dai)寬(kuan)的計算公式:B=f_{c2}-f_{c1}。

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