一、 濾波器的主要參數有哪些
1、中心頻(pin)率(Center Frequency):濾(lv)波器通(tong)帶的頻(pin)率f0,一般取f0=(f1+f2)/2,f1、f2為帶通(tong)或(huo)帶阻濾(lv)波器左、右(you)相對下降1dB或(huo)3dB邊頻(pin)點。窄帶濾(lv)波器常以插損最小點為中心頻(pin)率計算通(tong)帶帶寬。
2、截(jie)止頻(pin)(pin)率(lv)(Cutoff Frequency):指低通(tong)(tong)濾波器(qi)的(de)通(tong)(tong)帶右邊頻(pin)(pin)點及高通(tong)(tong)濾波器(qi)的(de)通(tong)(tong)帶左邊頻(pin)(pin)點。通(tong)(tong)常以(yi)(yi)1dB或3dB相對損耗點來(lai)標準(zhun)定義。相對損耗的(de)參考基準(zhun)為:低通(tong)(tong)以(yi)(yi)DC處插損為基準(zhun),高通(tong)(tong)則(ze)以(yi)(yi)未出現寄生(sheng)阻帶的(de)足夠(gou)高通(tong)(tong)帶頻(pin)(pin)率(lv)處插損為基準(zhun)。
3、通(tong)帶帶寬:指需要通(tong)過(guo)的頻譜(pu)寬度,BW=(f2-f1)。f1、f2為以中心(xin)頻率f0處插入(ru)損耗(hao)為基準。
4、插入(ru)(ru)損耗(hao)(Insertion Loss):由于濾波器的引(yin)入(ru)(ru)對電路中原(yuan)有信(xin)號(hao)帶來(lai)的衰耗(hao),以(yi)中心或(huo)截止頻率處(chu)損耗(hao)表征,如要求(qiu)全帶內插損需強(qiang)調。
5、紋波(Ripple):指1dB或3dB帶(dai)寬(截止頻(pin)率)范(fan)圍內,插損(sun)隨頻(pin)率在損(sun)耗均值(zhi)曲線基(ji)礎上波動的峰值(zhi)。
6、帶內(nei)波動(Passband Ripple):通帶內(nei)插入損耗隨頻率的變(bian)化量(liang)。1dB帶寬內(nei)的帶內(nei)波動是1dB。
7、帶(dai)(dai)內駐波比(VSWR):衡量濾波器通帶(dai)(dai)內信號(hao)是否良好匹(pi)配傳(chuan)輸(shu)的(de)一項重要(yao)指(zhi)標。理想匹(pi)配VSWR=1:1,失(shi)配時VSWR大(da)于(yu)1。對于(yu)一個實際的(de)濾波器而言,滿(man)足VSWR小(xiao)于(yu)1.5:1的(de)帶(dai)(dai)寬一般小(xiao)于(yu)BW3dB,其占(zhan)BW3dB的(de)比例(li)與濾波器階數和插(cha)損相關。
8、回波損耗(Return Loss):端(duan)口信號輸入功率(lv)與反射(she)功率(lv)之比(bi)的(de)分(fen)貝(dB)數(shu),也等于20Log10ρ,ρ為(wei)電(dian)壓反射(she)系數(shu)。輸入功率(lv)被端(duan)口全(quan)部(bu)吸收時(shi)回波損耗為(wei)無窮大。
9、阻帶抑制(zhi)度(du)(du)(du):衡量濾(lv)波器(qi)選擇性(xing)能(neng)好(hao)(hao)壞(huai)的重要指標(biao)。該(gai)指標(biao)越高說明對帶外干擾信號抑制(zhi)的越好(hao)(hao)。通常有兩種提法:一種為要求對某一給定帶外頻(pin)率fs抑制(zhi)多(duo)少dB,計算(suan)方法為fs處衰(shuai)減量;另一種為提出表征濾(lv)波器(qi)幅頻(pin)響應與(yu)理(li)(li)想矩(ju)(ju)形(xing)接(jie)近程(cheng)度(du)(du)(du)的指標(biao)——矩(ju)(ju)形(xing)系(xi)數(shu)(KxdB大于1),KxdB=BWxdB/BW3dB,(X可為40dB、30dB、20dB等)。濾(lv)波器(qi)階數(shu)越多(duo)矩(ju)(ju)形(xing)度(du)(du)(du)越高——即K越接(jie)近理(li)(li)想值1,制(zhi)作難度(du)(du)(du)當然也就(jiu)越大。
10、延遲(chi)(Td):指信(xin)號(hao)通過(guo)濾(lv)波器(qi)所(suo)需要的(de)時間,數(shu)值上為傳輸相(xiang)位函數(shu)對(dui)角頻率的(de)導數(shu),即Td=df/dv。
11、帶內相(xiang)位(wei)(wei)線(xian)性(xing)度:該指標表征濾波器對通帶內傳輸信號(hao)引入的(de)相(xiang)位(wei)(wei)失真(zhen)大小。按(an)線(xian)性(xing)相(xiang)位(wei)(wei)響應函數設計(ji)的(de)濾波器具有良好的(de)相(xiang)位(wei)(wei)線(xian)性(xing)度。
二、濾波器參數怎么選擇
濾(lv)波器(qi)參數(shu)的(de)(de)選擇(ze)是信號處理(li)中至關重(zhong)要(yao)的(de)(de)一步。合適的(de)(de)濾(lv)波器(qi)參數(shu)能夠有效(xiao)地減(jian)少信號噪(zao)聲(sheng)和干擾(rao),提高信號的(de)(de)質量和可靠性。下(xia)面將介紹如何選擇(ze)濾(lv)波器(qi)參數(shu)及(ji)相應的(de)(de)計(ji)算(suan)公式(shi)。
1、濾波器參數的選擇
在選擇濾波(bo)器(qi)參數時,需要考慮以下因素:
(1)信號類(lei)型(xing)(xing):不(bu)同類(lei)型(xing)(xing)的(de)信號需要不(bu)同的(de)濾(lv)波(bo)器(qi)。
(2)濾波器(qi)類型(xing):常見的濾波器(qi)類型(xing)包括低通、高通、帶通、帶阻等。
(3)通(tong)帶(dai)和阻(zu)帶(dai)的(de)特(te)性:需要根據具體的(de)應用場景選擇合適的(de)通(tong)帶(dai)和阻(zu)帶(dai)特(te)性。
(4)濾波器階(jie)數:階(jie)數越高,濾波器的抑制效(xiao)果越好,但(dan)也會帶(dai)來(lai)更多的衰減。
(5)截(jie)止頻(pin)率:需要根據信(xin)號頻(pin)率和信(xin)號帶(dai)寬選擇合適的截(jie)止頻(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)低通濾波器截止(zhi)頻(pin)率的計算公式(shi):f_c=1/(2πRC),其(qi)中(zhong)f_c為截止(zhi)頻(pin)率,R為電(dian)阻(zu)值,C為電(dian)容值。
(2)高(gao)通濾波器截止頻率的計算公(gong)式:f_c=1/(2πRC),其中f_c為(wei)截止頻率,R為(wei)電(dian)阻(zu)值(zhi),C為(wei)電(dian)容值(zhi)。
(3)帶通(tong)濾波器中(zhong)心(xin)頻率(lv)的計(ji)算公式:f_c=(f_{c1}+f_{c2})/2,其中(zhong)f_{c1}和f_{c2}分別為上下限頻率(lv)。
(4)帶通濾(lv)波器帶寬的計(ji)算(suan)公式:B=f_{c2}-f_{c1}。
(5)帶阻濾波器中(zhong)心頻率(lv)的計算公式:f_c=(f_{c1}+f_{c2})/2,其(qi)中(zhong)f_{c1}和f_{c2}分別為上下限頻率(lv)。
(6)帶阻濾波器帶寬的計算公式:B=f_{c2}-f_{c1}。