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      4. 什么是濾波器?

        作者:佚名 來源:光行天下整理 時間:2020-04-11 22:22 閱讀:1738 [投稿]
        濾波器是一種選頻裝置,可以使信號中特定的頻率成分通過,而極大地衰減其他頻率成分。

        濾波器是一種選頻裝置,可以使信號中特定的頻率成分通過,而極大地衰減其他頻率成分。利用濾波器的這種選頻作用,可以濾除干擾噪聲或進行頻譜分析。換句話說,凡是可以使信號中特定的頻率成分通過,而極大地衰減或抑制其他頻率成分的裝置或系統都稱之為濾波器。濾波器,是對波進行過濾的器件!安ā笔且粋非常廣泛的物理概念,在電子技術領域,“波”被狹義地局限于特指描述各種物理量的取值隨時間起伏變化的過程。該過程通過各類傳感器的作用,被轉換為電壓或電流的時間函數,稱之為各種物理量的時間波形,或者稱之為信號。因為自變量時間是連續取值的,所以稱之為連續時間信號,又習慣地稱之為模擬信號(Analog Signal)。

        濾波是信號處理中的一個重要概念,在直流穩壓電源中濾波電路的作用是盡可能減小脈動的直流電壓中的交流成分,保留其直流成分,使輸出電壓紋波系數降低,波形變得比較平滑。


        濾波

        濾波器的主要參數

        中心頻率(Center Frequency):濾波器通帶的頻率f0,一般取f0=(f1+f2)/2,f1、f2為帶通或帶阻濾波器左、右相對下降1dB或3dB邊頻點。窄帶濾波器常以插損最小點為中心頻率計算通帶帶寬。

        截止頻率(Cutoff Frequency):指低通濾波器的通帶右邊頻點及高通濾波器的通帶左邊頻點。通常以1dB或3dB相對損耗點來標準定義。相對損耗的參考基準為:低通以DC處插損為基準,高通則以未出現寄生阻帶的足夠高通帶頻率處插損為基準。

        通帶帶寬:指需要通過的頻譜寬度,BW=(f2-f1)。f1、f2為以中心頻率f0處插入損耗為基準。

        插入損耗(Insertion Loss):由于濾波器的引入對電路中原有信號帶來的衰耗,以中心或截止頻率處損耗表征,如要求全帶內插損需強調。

        紋波(Ripple):指1dB或3dB帶寬(截止頻率)范圍內,插損隨頻率在損耗均值曲線基礎上波動的峰值。

        帶內波動(Passband Ripple):通帶內插入損耗隨頻率的變化量。1dB帶寬內的帶內波動是1dB。

        帶內駐波比(VSWR):衡量濾波器通帶內信號是否良好匹配傳輸的一項重要指標。理想匹配VSWR=1:1,失配時VSWR>1。對于一個實際的濾波器而言,滿足VSWR<1.5:1的帶寬一般小于BW3dB,其占BW3dB的比例與濾波器階數和插損相關。

        回波損耗(Return Loss):端口信號輸入功率與反射功率之比的分貝(dB)數,也等于20Log10ρ,ρ為電壓反射系數。輸入功率被端口全部吸收時回波損耗為無窮大。

        阻帶抑制度:衡量濾波器選擇性能好壞的重要指標。該指標越高說明對帶外干擾信號抑制的越好。通常有兩種提法:一種為要求對某一給定帶外頻率fs抑制多少dB,計算方法為fs處衰減量;另一種為提出表征濾波器幅頻響應與理想矩形接近程度的指標——矩形系數(KxdB>1),KxdB=BWxdB/BW3dB,(X可為40dB、30dB、20dB等)。濾波器階數越多矩形度越高——即K越接近理想值1,制作難度當然也就越大。

        延遲(Td):指信號通過濾波器所需要的時間,數值上為傳輸相位函數對角頻率的導數,即Td=df/dv。

        帶內相位線性度:該指標表征濾波器對通帶內傳輸信號引入的相位失真大小。按線性相位響應函數設計的濾波器具有良好的相位線性度。

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