滤波器,顾名思义,是对波进行过滤的器件。
在电子技术领域,“波”被狭义地局限于特指描述各种物理量的取值随时间起伏变化的过程。该过程通过各类传感器的作用,被转换为电压或电流的时间函数,称之为各种物理量的时间波形,或者称之为信号。
因为自变量时间‘是连续取值的,所以称之为连续时间信号,又习惯地称之为模拟信号(analog signal)。随着数字式电子计算机(一般简称计算机)技术的产生和飞速发展,为了便于计算机对信号进行处理,产生了在抽样定理指导下将连续时间信号变换成离散时间信号的完整的理论和方法。也就是说,可以只用原模拟信号在一系列离散时间坐标点上的样本值表达原始信号而不丢失任何信息,波、波形、信号这些概念既然表达的是客观世界中各种物理量的变化,自然就是现代社会赖以生存的各种信息的载体。信息需要传播,靠的就是波形信号的传递。信号在它的产生、转换、传输的每一个环节都可能由于环境和干扰的存在而畸变,甚至是在相当多的情况下,这种畸变还很严重,以致于信号及其所携带的信息被深深地埋在噪声当中了。
滤波器的主要参数(definitions):
中心频率(center frequency):滤波器通带的频率f0,一般取f0=(f1+f2)/2,f1、f2为带通或带阻滤波器左、右相对下降1db或3db边频点。窄带滤波器常以插损最小点为中心频率计算通带带宽。截止频率(cutoff frequency):指低通滤波器的通带右边频点及高通滤波器的通带左边频点。通常以1db或3db相对损耗点来标准定义。相对损耗的参考基准为:低通以dc处插损为基准,高通则以未出现寄生阻带的足够高通带频率处插损为基准。通带带宽(bwxdb):指需要通过的频谱宽度,bwxdb=(f2-f1)。f1、f2为以中心频率f0处插入损耗为基准,下降x(db)处对应的左、右边频点。通常用x=3、1、0.5 即bw3db、bw1db、bw0.5db 表征滤波器通带带宽参数。分数带宽(fractional bandwidth)=bw3db/f0×100[%],也常用来表征滤波器通带带宽。插入损耗(insertion loss):由于滤波器的引入对电路中原有信号带来的衰耗,以中心或截止频率处损耗表征,如要求全带内
1、特征频率:1)通带截频fp=wp/(2p)为通带与过渡带边界点的频率,在该点信号增益下降到一个人为规定的下限;2)阻带截频fr=wr/(2p)为阻带与过渡带边界点的频率,在该点信号衰耗下降到一人为规定的下限;3)转折频率fc=wc/(2p)为信号功率衰减到1/2(约3db)时的频率,在很多情况下,常以fc作为通带或阻带截频;4)固有频率f0=w0/(2p)为电路没有损耗时,滤波器的谐振频率,复杂电路往往有多个固有频率。2、增益与衰耗滤波器在通带内的增益并非常数。1)对低通滤波器通带增益kp一般指w=0时的增益;高通指w→∞时的增益;带通则指中心频率处的增益;2)对带阻滤波器,应给出阻带衰耗,衰耗定义为增益的倒数;3)通带增益变化量△kp指通带内各点增益的最大变化量,如果△kp以db为单位,则指增益db值的变化量。3、阻尼系数与品质因数阻尼系数是表征滤波器对角频率为w0信号的作用,是滤波器中表示能量衰耗的一项指标。阻尼系数的倒数称为品质因数,是*价带通与带阻滤波器频率选择特性的一个重要指标,q= w0/△w。式中的△w为带通或带阻滤波器的3db带宽,w0为中心频率,在很多情况下中心频率与固有频率相等。4、灵敏度滤波电路由许多元件构成,每个元件参数值的变化都会影响滤波器的性能。滤波器某一性能指标y对某一元件参数x变化的灵敏度记作sxy,定义为:sxy=(dy/y)/(dx/x)。该灵敏度与测量仪器或电路系统灵敏度不是一个概念,该灵敏度越小,标志着电路容错能力越强,稳定性也越高。5、群时延函数当滤波器幅频特性满足设计要求时,为保证输出信号失真度不超过允许范围,对其相频特性∮(w)也应提出一定要求。在滤波器设计中,常用群时延函数d∮(w)/dw*价信号经滤波后相位失真程度。群时延函数d∮(w)/dw越接近常数。
种类编辑数字滤波器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。低通滤波器低通滤波器是指车载功放中能够让低频信号通过而不让中、高频信号通过的电路,其作用是滤去音频信号中的中音和高音成分,增强低音成分以驱动扬声器的低音单元。由于车载功放大部分都是全频段功放,通常采用ab类放大设计,功率损耗比较大,所以滤除低频段的信号,只推动中高频扬声器是节省功率、保证音质的最佳选择。此外高通滤波器常常和低通滤波器成对出现,不论哪一种,都是为了把一定的声音频率送到应该去的单元。低通滤波器是容许低于截止频率的信号通过,但高于截止频率的信号不能通过的电子滤波装置。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。低通滤波器概念有许多不同的形式,其中包括电子线路(如音频设备中使用的hiss滤波器、平滑数据的数字算法、音障(acoustic barriers)、图像模糊处理等等,这两个工具都通过剔除短期波动、保留长期发展趋势提供了信号的平滑形式。低通滤波器在信号处理中的作用等同于其它领域如金融领域中移动平均数所起的作用;低通滤波器有很多种,其中,最通用的就是巴特沃斯滤波器。带通滤波器1、带通滤波器的工作原理:一个理想的滤波器应该有一个完全平坦的通带,例如在通带内没有增益或者衰减,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。
实际上,并不
此电路亦可用于一般的选频放大。 有源带通滤波器电路,此电路亦可使用单电源模拟滤波器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。声表面波滤波器声表面波是指声波在弹性体表面的传播,这个波被称为弹性声表面波。声表面波的传播速度比电磁波的速度约小10万倍。声表面波滤波器是采用石英晶体、压电陶瓷等压电材料,利用其压电效应和声表面波传播的物理特性而制成的一种滤波专用器件,广泛应用于电视机及录像机中频电路中,以取代lc中频滤波器,使图像、声音的质量大大提高。
saw 声表滤波器、声表谐振器,是在压电基片材料表面产生并传播、且其振幅随深入基片本材料的深度增加而迅速减少的的弹性波。声表面波(saw)是传播于压电晶体表面的机械波,其声速仅为电磁波速的十万分之一,传播衰耗很小。saw 声表器件是在压电基片上采用微电子工艺技术制作叉指形电声换能器和反射器耦合器等,利用基片材料的压电效应,通过输入叉指换能器(idt)将电信号转换成声信号,并局限在基片表面传播,输出idt将声信号恢复成电信号,实现电-声-电的变换过程,完成电信号处理过程,获得各种用途的电子器件。采用了先进微电子加工技术制造的声表面波器件,具有体积小、重量轻、可靠性高、一致性好、多功能以及设计灵活等优点。
介质滤波器介质滤波器利用
进入80年代后,新型电力电子器件的出现、pwm控制技术的发展以及瞬时无功功率理论的提出,极大地促进了有源电力滤波器技术的发展。国外已开始在工业和民用设备上广泛使用有源电力滤波器,并且单机装置的容量逐步提高,其应用领域从补偿用户自身的谐波向改善整个电力系统供电质量的方向发展。