帶通濾波器作用和用途 廣播百科 帶通濾波器

2021-10-14 12:10:25 字數 2404 閱讀 1916

第 464期

帶通濾波器(band-pass filter):是乙個允許特定頻段的波通過同時遮蔽其他頻段的裝置。比如rlc振盪迴路就是乙個模擬帶通濾波器。帶通濾波器是指能通過某一頻率範圍內的頻率分量、但將其他範圍的頻率分量衰減到極低水平的濾波器,與帶阻濾波器的概念相對。 

帶通濾波器(band-pass filter),帶內訊號通過,帶外訊號濾除。

帶通濾波器是指能通過某一頻率範圍內的頻率分量、但將其他範圍的頻率分量衰減到極低水平的濾波器,與帶阻濾波器的概念相對。乙個模擬帶通濾波器的例子是電阻-電感-電容電路(rlc circuit)。這些濾波器也可以用低通濾波器同高通濾波器組合來產生。

帶通濾波器的工作原理

乙個理想的帶通濾波器應該有乙個完全平坦的通帶,在通帶內沒有放大或者衰減,並且在通帶之外所有頻率都被完全衰減掉,另外,通帶外的轉換在極小的頻率範圍完成。

實際上,並不存在理想的帶通濾波器。濾波器並不能夠將期望頻率範圍外的所有頻率完全衰減掉,尤其是在所要的通帶外還有乙個被衰減但是沒有被隔離的範圍。這通常稱為濾波器的滾降現象,並且使用每十倍頻的衰減幅度的db數來表示。

通常,濾波器的設計盡量保證滾降範圍越窄越好,這樣濾波器的效能就與設計更加接近。然而,隨著滾降範圍越來越小,通帶就變得不再平坦,開始出現「波紋」。這種現象在通帶的邊緣處尤其明顯,這種效應稱為吉布斯現象。

在頻帶較低的剪下頻率f1和較高的剪下頻率f2之間是共振頻率,這裡濾波器的增益最大,濾波器的頻寬就是f2和f1之間的差值。

帶通是讓某乙個範圍的頻率通過,濾除其餘頻率。如高通濾波器+低通濾波器可組成帶通濾波器。帶通濾波器按原理大體分為模擬帶通濾波器和數字帶通濾波器。

帶通濾波器的作用

模擬帶通濾波器一般是用電路元件(如電阻、電容、電感)來構成我們所需要的頻率特性電路。

模擬帶通濾波器的原理是通過對電容、電阻和電感引數的配置,使得模擬濾波器對基波呈現很小的阻抗,而對諧波呈現很大的阻抗,這樣當負載電流訊號通過該模擬帶通濾波器的時候就可以把基波訊號提取出來。目前,有些有源濾波器利用模擬電路實現帶通濾波器檢測負載電流的基波分量,並且在實際中得到了應用。

但是,模擬帶通濾波器也有一些自身的缺點。這是由於模擬濾波器的中心頻率對電路元件(如電容,電阻,電感)的引數十分敏感,較難設計出合適的引數,而且電路元件的引數會隨外界環境的干擾發生變化,這會導致中心頻率的偏移,影響濾波結果的準確性。

數字帶通濾波器就是用軟體來實現上面的濾波過程,可以很好地克服模擬濾波器的缺點,數字帶通濾波器的引數一旦確定,就不會發生變化,只要電網的波動頻率在我們設計的範圍之內,就可以比較好地提取出基波分量。數字濾波器根據其型別可以分為ir型和fir型。pir型只有零點,不容易像ir型那樣取得比較好的通帶與阻帶特性。

所以,在一般的設計中選用ir型。ir型又可以分成butterworth型濾波器,chebyshev 型濾波器,chcbyshev i型濾波器和橢圓型濾波器等。

其實通常我們說的帶通濾波就是要在規定頻率範圍內通過:

1、高通濾波器+低通濾波器=帶通濾波器

2、高阻濾波器+低阻濾波器=帶通濾波器

例如:600h-----5khz的帶通濾波器

先做乙個600hz的高通濾波器,再做乙個5khz的低通濾波器讓通過的頻率在高通濾波器中濾掉600hz以下的頻率,然後經過低通濾波器濾掉5khz以上的頻率剩下的就是600 h----- 5kh z的頻率的了。

高阻濾波器+低阻濾波器=帶通濾波器的設計原理也是一樣。

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