一、濾波器的主要參數有哪些
1、中心頻率(lv)(Center Frequency):濾波器(qi)通帶的頻率(lv)f0,一般取f0=(f1+f2)/2,f1、f2為(wei)(wei)帶通或帶阻濾波器(qi)左、右相對(dui)下(xia)降(jiang)1dB或3dB邊頻點(dian)。窄帶濾波器(qi)常以插損最小點(dian)為(wei)(wei)中心頻率(lv)計算通帶帶寬。
2、截止頻率(lv)(Cutoff Frequency):指低通(tong)(tong)濾(lv)波器的(de)通(tong)(tong)帶右邊頻點及(ji)高(gao)(gao)通(tong)(tong)濾(lv)波器的(de)通(tong)(tong)帶左邊頻點。通(tong)(tong)常(chang)以1dB或3dB相對(dui)損(sun)耗點來標(biao)準(zhun)(zhun)定義(yi)。相對(dui)損(sun)耗的(de)參(can)考基準(zhun)(zhun)為:低通(tong)(tong)以DC處插(cha)損(sun)為基準(zhun)(zhun),高(gao)(gao)通(tong)(tong)則以未出(chu)現寄(ji)生阻帶的(de)足夠高(gao)(gao)通(tong)(tong)帶頻率(lv)處插(cha)損(sun)為基準(zhun)(zhun)。
3、通(tong)帶帶寬:指需要通(tong)過的頻譜寬度,BW=(f2-f1)。f1、f2為以中心頻率f0處插入(ru)損耗為基準。
4、插入損(sun)耗(Insertion Loss):由于濾波器(qi)的引(yin)入對電路中原有(you)信號帶來的衰耗,以中心(xin)或截止頻率處損(sun)耗表(biao)征,如要求全帶內插損(sun)需(xu)強調。
5、紋波(bo)(Ripple):指1dB或3dB帶(dai)寬(截止頻(pin)(pin)率)范圍(wei)內,插損(sun)隨頻(pin)(pin)率在損(sun)耗均值(zhi)曲線基礎(chu)上波(bo)動的峰值(zhi)。
6、帶(dai)內(nei)波動(Passband Ripple):通(tong)帶(dai)內(nei)插入損(sun)耗隨頻率的變化量。1dB帶(dai)寬內(nei)的帶(dai)內(nei)波動是1dB。
7、帶(dai)內駐波比(bi)(VSWR):衡量濾(lv)波器通帶(dai)內信號是否良(liang)好匹配傳輸的一項重要指標。理想(xiang)匹配VSWR=1:1,失配時VSWR大于1。對于一個實際的濾(lv)波器而言(yan),滿足VSWR小于1.5:1的帶(dai)寬一般小于BW3dB,其占(zhan)BW3dB的比(bi)例與濾(lv)波器階數(shu)和插損相關。
8、回波(bo)損(sun)耗(Return Loss):端口(kou)信號輸入(ru)(ru)功率(lv)(lv)與反射(she)功率(lv)(lv)之比的分貝(dB)數(shu),也等于20Log10ρ,ρ為電壓(ya)反射(she)系數(shu)。輸入(ru)(ru)功率(lv)(lv)被端口(kou)全部吸(xi)收時回波(bo)損(sun)耗為無窮(qiong)大。
9、阻帶抑制度:衡量(liang)濾波器(qi)(qi)選(xuan)擇(ze)性能好壞的(de)重要指標(biao)。該指標(biao)越高說明(ming)對帶外干擾信號抑制的(de)越好。通常(chang)有兩種提法:一種為(wei)要求對某一給定帶外頻(pin)率fs抑制多少dB,計算(suan)方(fang)法為(wei)fs處衰減量(liang);另(ling)一種為(wei)提出表征濾波器(qi)(qi)幅頻(pin)響應與理想矩形(xing)(xing)接近程度的(de)指標(biao)——矩形(xing)(xing)系數(KxdB大(da)于1),KxdB=BWxdB/BW3dB,(X可為(wei)40dB、30dB、20dB等)。濾波器(qi)(qi)階數越多矩形(xing)(xing)度越高——即K越接近理想值(zhi)1,制作難度當然也就越大(da)。
10、延(yan)遲(Td):指信號通過濾波器所需要的時間,數值(zhi)上為傳輸相位函(han)數對角頻(pin)率(lv)的導數,即Td=df/dv。
11、帶內(nei)相位(wei)線(xian)性度(du):該(gai)指(zhi)標(biao)表征濾(lv)波器對通帶內(nei)傳輸信號引(yin)入的(de)相位(wei)失真大(da)小。按(an)線(xian)性相位(wei)響(xiang)應函數設計的(de)濾(lv)波器具有良好(hao)的(de)相位(wei)線(xian)性度(du)。
二、濾波器參數怎么選擇
濾(lv)(lv)波器參數(shu)的(de)選(xuan)擇是(shi)信號(hao)(hao)處理(li)中至關重要(yao)的(de)一步。合適(shi)的(de)濾(lv)(lv)波器參數(shu)能(neng)夠有效地減少(shao)信號(hao)(hao)噪聲和(he)干擾,提高信號(hao)(hao)的(de)質量和(he)可(ke)靠性。下面(mian)將介紹如何選(xuan)擇濾(lv)(lv)波器參數(shu)及相應(ying)的(de)計算公式。
1、濾波器參數的選擇
在(zai)選擇濾波(bo)器參(can)數時,需要考慮(lv)以下因素:
(1)信號類型:不同類型的信號需要不同的濾波器。
(2)濾(lv)波器類型:常見(jian)的濾(lv)波器類型包括(kuo)低通(tong)、高通(tong)、帶通(tong)、帶阻(zu)等。
(3)通(tong)帶(dai)和阻帶(dai)的特(te)性:需要根據具體的應用場景選擇(ze)合適(shi)的通(tong)帶(dai)和阻帶(dai)特(te)性。
(4)濾(lv)波(bo)器(qi)階數:階數越高,濾(lv)波(bo)器(qi)的抑制效果越好,但也會(hui)帶來更多的衰減。
(5)截止(zhi)頻率:需要根據信(xin)號(hao)頻率和信(xin)號(hao)帶寬選擇合適的截止(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(ru)下:
(1)低(di)通濾波器(qi)截(jie)止(zhi)頻率的計算公式:f_c=1/(2πRC),其中f_c為(wei)截(jie)止(zhi)頻率,R為(wei)電阻值,C為(wei)電容值。
(2)高通濾波器截(jie)止(zhi)頻(pin)率的計(ji)算公式(shi):f_c=1/(2πRC),其(qi)中f_c為(wei)截(jie)止(zhi)頻(pin)率,R為(wei)電(dian)阻值,C為(wei)電(dian)容值。
(3)帶(dai)通濾波器中(zhong)心頻率的計算公式:f_c=(f_{c1}+f_{c2})/2,其中(zhong)f_{c1}和f_{c2}分別為(wei)上下限頻率。
(4)帶(dai)(dai)通濾波(bo)器帶(dai)(dai)寬的(de)計算公式:B=f_{c2}-f_{c1}。
(5)帶阻濾波器中心頻率的計算(suan)公(gong)式:f_c=(f_{c1}+f_{c2})/2,其(qi)中f_{c1}和f_{c2}分別為(wei)上下(xia)限(xian)頻率。
(6)帶阻濾波(bo)器帶寬(kuan)的(de)計算公式:B=f_{c2}-f_{c1}。