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带通滤波器与低通滤波器设计与原理

2017-08-08
类别:行业趋势
eye 362
文章创建人 拍明

  带通滤波器在无线通信系统中至关重要,起到频带和信道选择的作用,并且能滤除谐波,抑制杂散。带通滤波器的原理与设计都是很简单的,下面就和小编一起学习一下带通滤波器的设计吧~~~~

  1.带通滤波器设计简介

  带通滤波器(band-pass filter)是指能通过某一频率范围内的频率分量、但将其他范围的频率分量衰减到极低水平的滤波器,比如RLC振荡回路就是一个模拟带通滤波器。一个理想的带通滤波器应该有一个完全平坦的通带,在通带内没有放大或者衰减,并且在通带之外所有频率都被完全衰减掉,另外,通带外的转换在极小的频率范围完成。

  2.带通滤波器设计原理

  带通滤波器的原理是一个低通滤波器加一个高通滤波器,带通滤波器的上限截止频率是低通滤波器的上限截止频率,带通滤波器的下限截止频率是高通滤波器的下限截止频率。

带通滤波器.jpg

  一个理想的带通滤波器应该有一个完全平坦的通带,在通带内没有放大或者衰减,并且在通带之外所有频率都被完全衰减掉。

  实际上,并不存在真正意义的理想带通滤波器。真实的滤波器无法完全过滤掉所设计的通带之外的频率信号,在理想通带边界有一部分频率衰减的区域,不能完全过滤,这通常称为滤波器的滚降现象,并且使用每十倍频的衰减幅度的dB数来表示。通常,滤波器的设计尽量保证滚降范围越窄越好,这样滤波器的性能就与设计更加接近。然而,随着滚降范围越来越小,通带就变得不再平坦,开始出现波纹。这种现象在通带的边缘处尤其明显,这种效应称为吉布斯现象。

  在频带较低的剪切频率fL和较高的剪切频率fH之间是共振频率,这里滤波器的增益最大,滤波器的带宽Bw就是fHfL之间的差值。带通滤波器的中心频率fo和带宽Bw之间的关系为:

  Q=fo/Bw=fo/(fH-fL)

  Fo=(fH+fL)/2

  3.带通滤波器设计

  带通滤波器的原理是一个低通滤波器加一个高通滤波器,所以通过高通滤波器和低通滤波器级联实现一个带通滤波器,并且通过多级反馈减少干扰信号对滤波器的影响在设计带通滤波器时,一般的设计步骤如下:

  1.传递函数设计:根据对滤波器特性的要求,设计某种类型的n阶传递函数,再将n阶传递函数分解为几个低阶(如一阶、二阶或三阶)传递函数乘积的形式。

  2.电路设计:按各个低阶传递函数的设计要求,设计和计算有源滤波器电路的基本节点。首先选择电路形式,再根据所设计的传递函数,设计和计算相应的元件参数值。

  3.电路装配和调试:先设计和装配好各个低阶滤波器电路,再将各个低阶电路级联起来,组成整个滤波器电路。对整个滤波器电路进行相应的调整和性能测试,检验设计结果。

  低通滤波器,英文名称为Low-pass filter,它是一类只允许低于截止频率的信号通过,但高于截止频率的信号全部不能通过的电子滤波装置。低通滤波器在信号处理过程中的作用等同于其它领域中如金融领域中的移动平均数所起的作用。对于不同滤波器而言,每个频率的信号的减弱程度不同。当使用在音频应用时,它有时被称为高频剪切滤波器, 或高音消除滤波器。

  2.低通滤波器原理--分类

  低通滤波器的概念有许多不同的形式,其中主要包括电子线路(如音频设备中使用的hiss 滤波器)、平滑数据的数字算法、音障、图像模糊处理等等,这两个工具都是通过剔除短期的波动、保留长期的发展趋势提供了信号的平滑形式。低通滤波器有很多种分类,其中,最常用的就是巴特沃斯滤波器和切比雪夫滤波器。

低通滤波器原理.jpg

  3.低通滤波器原理

  低通滤波器的原理其实很简单,它就是利用电容通高频阻低频,以及电感通低频阻高频的原理。对于需要截止的高频,利用电容吸收、电感阻碍的方法阻碍它的通过,对于所需要的低频,利用电容高阻、电感低阻的特点使它通过,这就是低通滤波器的原理。

  4.低通滤波器原理--应用

  低通滤波器在电子方面的应用还是很广泛的,在锁相环里就有应用。一般的DC电源中,由于有纹波,为了防止空气中等一些噪声干扰,看纹波时候也要把频带限制,这种限制就是把低频段的拿出来看。低通一般也分有源无源,最简单的RC低通,有源的用运放比较方便。

 


责任编辑:Davia

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标签: 带通滤波器

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