滤波器类型编辑本段回目录
巴特沃斯响应能够最大化滤波器的通带平坦度。该响应非常平坦,接近DC信号,然后慢慢衰减至截止频率点为-3dB,最终逼近-20ndB/decade的衰减率,其中n为滤波器的阶数。巴特沃斯滤波器特别适用于低频应用,其对于维护增益的平坦性来说非常重要。
贝塞尔响应
除了会改变依赖于频率的输入信号的幅度外,滤波器还会为其引入了一个延迟。延迟使得基于频率的相移产生非正弦信号失真。就像巴特沃斯响应利用通带最大化了幅度的平坦度一样,贝塞尔响应最小化了通带的相位非线性。
切贝雪夫响应
在一些应用当中,最为重要的因素是滤波器截断不必要信号的速度。如果你可以接受通带具有一些纹波,就可以得到比巴特沃斯滤波器更快速的衰减。附录A包含了设计多达8阶的具巴特沃斯、贝塞尔和切贝雪夫响应滤波器所需参数的表格。其中两个表格用于切贝雪夫响应∶一个用于0.1dB最大通带纹波;另一个用于1dB最大通带纹波。
滤波器设计编辑本段回目录
滤波器特性可以用其频率响应来描述,按其特性的不同,可以分为低通滤波器,高通滤波器,带通滤波器和带阻滤波器等。
用来说明滤波器性能的技术指标主要有:
中心频率f0,即工作频带的中心
带宽BW
通带衰减,即通带内的最大衰减
阻带衰减
对于实际滤波器而言,考虑到实际的组成元件的品质因数的取值是一有限值(因为受限于材料与工艺的水平),所以所有工程上的实用滤波器都是有损滤波器,因此对于这些滤波器还应考虑通带内的最小插入衰减。
现代滤波器设计,多是采用滤波器变换的方法加以实现。主要是通过对低通原型滤波器进行频率变换与阻抗变换,来得到新的目标滤波器。
滤波器选取编辑本段回目录
理想的低通滤波器应该能使所有低于截止频率的信号无损通过,而所有高于截止频率的信号都应该被无限的衰减,从而在幅频特性曲线上呈现矩形,故而也称为矩形滤波器(brick-wallfilter)。遗憾的是,如此理想的特性是无法实现的,所有的设计只不过是力图逼近矩形滤波器的特性而已。根据所选的逼近函数的不同,可以得到不同的响应。虽然逼近函数函数多种多样,但是考虑到实际电路的使用需求,我们通常会选用“巴特沃斯响应”或“切比雪夫响应”。
“巴特沃斯响应”带通滤波器具有平坦的响应特性,而“切比雪夫响应”带通滤波器却具有更陡的衰减特性。所以具体选用何种特性,需要根据电路或系统的具体要求而定。但是,“切比雪夫响应”滤波器对于元件的变化最不敏感,而且兼具良好的选择性与很好的驻波特性(位于通带的中部),所以在一般的应用中,推荐使用“切比雪夫响应”滤波器。
数字滤波器编辑本段回目录
与模拟滤波器相对应,在离散系统中广泛应用数字滤波器。它的作用是利用离散时间系统的特性对输入信号波形或频率进行加工处理。或者说,把输入信号变成一定的输出信号,从而达到改变信号频谱的目的。数字滤波器一般可以用两种方法来实现:一种方法是用数字硬件装配成一台专门的设备,这种设备称为数字信号处理机;另一种方法就是直接利用通用计算机,将所需要的运算编成程序让通用计算机来完成,即利用计算机软件来实现。
模拟滤波器编辑本段回目录
模拟滤波器在测试系统或专用仪器仪表中是一种常用的变换装置。例如:带通滤波器用作频谱分析仪中的选频装置;低通滤波器用作数字信号分析系统中的抗频混滤波;高通滤波器被用于声发射检测仪中剔除低频干扰噪声;带阻滤波器用作电涡流测振仪中的陷波器,等等。
用于频谱分析装置中的带通滤波器,可根据中心频率与带宽之问的数值关系,分为两种:
一种是带宽B不随中心频率人而变化,称为恒带宽带通滤波器,其中心频率处在任何频段上时,带宽都相同;
另一种是带宽B与中心频率人的比值是不变的,称为恒带宽比带通滤波器,其中心频率越高,带宽也越宽。
正文编辑本段回目录
影像参数滤波器设计理论 影像参数的含义基于内阻抗Zs等于11′端的输入阻抗Z,负载阻抗ZL等于22′端的输出阻抗Z(图3),即犹如各侧两边的影像。在低通滤波器的基本节内(图4)若阻抗Z1·Z2=K2(K为常数),称为定K型滤波器。定K型低通滤波器在频率为无限大时,会出现无限大衰减。为使有限频率处出现无限大衰减,可在Z1或1/Z2式中乘一常数m(0<m<1),使其成为m诱导形滤波器。m通常取0.5~0.6,以便使影像阻抗在通带内近似于一个常数,允许用纯电阻来代替电源阻抗和负载。若干个基本节按影像阻抗原则连接,可构成满足一定衰减要求的复合式滤波器。变换元件可把低通滤波器变为高通、带通或带阻滤波器(图5)。 工作参数滤波器设计理论 假定图3中Zs和ZL都等于纯电阻的滤波电路,设计中已成功应用逼近理论中使最大偏差极小的准则,以及保角变换和椭圆函数的一些结果。虽然计算比较复杂,但设计结果接近实际应用情况。自从电路的计算机辅助分析与设计得到实用以来,滤波电路设计者常把所得结果列成表,滤波器的元件值可直接查表得出,甚为方便。
电路理论的发展、新型元件的采用以及计算方法的改进,促进了滤波器自身的发展。微电子学的发展和计算机辅助设计的普及,将使滤波器更趋向小型化、集成化和数字化。
参考书目
W.Cauer,Theorie der Linearen Wechselstromscha-ltungen, Bd.Ⅰ und Ⅱ, Akademie Verlag, Berlin,1954,1960.