一、 濾波器的主要參數(shù)有哪些
1、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。
2、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(xiàn)寄生阻帶的足夠高通帶頻率處插損為基準。
3、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。
4、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(nèi)插損需強調(diào)。
5、紋波(Ripple):指1dB或3dB帶寬(截止頻率)范圍內(nèi),插損隨頻率在損耗均值曲線基礎(chǔ)上波動的峰值。
6、帶內(nèi)波動(Passband Ripple):通帶內(nèi)插入損耗隨頻率的變化量。1dB帶寬內(nèi)的帶內(nèi)波動是1dB。
7、帶內(nèi)駐波比(VSWR):衡量濾波器通帶內(nèi)信號是否良好匹配傳輸?shù)囊豁椫匾笜恕@硐肫ヅ銿SWR=1:1,失配時VSWR大于1。對于一個實際的濾波器而言,滿足VSWR小于1.5:1的帶寬一般小于BW3dB,其占BW3dB的比例與濾波器階數(shù)和插損相關(guān)。
8、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(shù),也等于20Log10ρ,ρ為電壓反射系數(shù)。輸入功率被端口全部吸收時回波損耗為無窮大。
9、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(yīng)與理想矩形接近程度的指標——矩形系數(shù)(KxdB大于1),KxdB=BWxdB/BW3dB,(X可為40dB、30dB、20dB等)。濾波器階數(shù)越多矩形度越高——即K越接近理想值1,制作難度當(dāng)然也就越大。
10、延遲(Td):指信號通過濾波器所需要的時間,數(shù)值上為傳輸相位函數(shù)對角頻率的導(dǎo)數(shù),即Td=df/dv。
11、帶內(nèi)相位線性度:該指標表征濾波器對通帶內(nèi)傳輸信號引入的相位失真大小。按線性相位響應(yīng)函數(shù)設(shè)計的濾波器具有良好的相位線性度。
二、濾波器參數(shù)怎么選擇
濾波器參數(shù)的選擇是信號處理中至關(guān)重要的一步。合適的濾波器參數(shù)能夠有效地減少信號噪聲和干擾,提高信號的質(zhì)量和可靠性。下面將介紹如何選擇濾波器參數(shù)及相應(yīng)的計算公式。
1、濾波器參數(shù)的選擇
在選擇濾波器參數(shù)時,需要考慮以下因素:
(1)信號類型:不同類型的信號需要不同的濾波器。
(2)濾波器類型:常見的濾波器類型包括低通、高通、帶通、帶阻等。
(3)通帶和阻帶的特性:需要根據(jù)具體的應(yīng)用場景選擇合適的通帶和阻帶特性。
(4)濾波器階數(shù):階數(shù)越高,濾波器的抑制效果越好,但也會帶來更多的衰減。
(5)截止頻率:需要根據(jù)信號頻率和信號帶寬選擇合適的截止頻率。
2、濾波器參數(shù)計算公式
具體的濾波器參數(shù)計算公式如下:
(1)低通濾波器截止頻率的計算公式:f_c=1/(2πRC),其中f_c為截止頻率,R為電阻值,C為電容值。
(2)高通濾波器截止頻率的計算公式:f_c=1/(2πRC),其中f_c為截止頻率,R為電阻值,C為電容值。
(3)帶通濾波器中心頻率的計算公式:f_c=(f_{c1} f_{c2})/2,其中f_{c1}和f_{c2}分別為上下限頻率。
(4)帶通濾波器帶寬的計算公式:B=f_{c2}-f_{c1}。
(5)帶阻濾波器中心頻率的計算公式:f_c=(f_{c1} f_{c2})/2,其中f_{c1}和f_{c2}分別為上下限頻率。
(6)帶阻濾波器帶寬的計算公式:B=f_{c2}-f_{c1}。