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干涉濾波器
閱讀:3492時(shí)間:2018-06-08 17:27:46

干涉濾波器(filter)是一種用來消除干擾雜訊的器件,將輸入或輸出經(jīng)過過濾而得到純凈的交流電。而干涉濾波器是指利用干涉原理來顯示波形的示波器

類型

  巴特沃斯響應(yīng)
  巴特沃斯響(最平坦響應(yīng))應(yīng)能夠化濾波器的通帶平坦度。該響應(yīng)非常平坦,接近DC信號(hào),然后慢慢衰減至截止頻率點(diǎn)為-3dB,最終逼近-20ndB/decade的衰減率,其中n為濾波器的階數(shù)。巴特沃斯濾波器特別適用于低頻應(yīng)用,其對(duì)于維護(hù)增益的平坦性來說非常重要。
  貝塞爾響應(yīng)
  除了會(huì)改變依賴于頻率的輸入信號(hào)的幅度外,濾波器還會(huì)為其引入了一個(gè)延遲。延遲使得基于頻率的相移產(chǎn)生非正弦信號(hào)失真。就像巴特沃斯響應(yīng)利用通帶化了幅度的平坦度一樣,貝塞爾響應(yīng)最小化了通帶的相位非線性。
  切貝雪夫響應(yīng)
  在一些應(yīng)用當(dāng)中,最為重要的因素是濾波器截?cái)嗖槐匾盘?hào)的速度。如果你可以接受通帶具有一些紋波,就可以得到比巴特沃斯濾波器更快速的衰減。附錄A包含了設(shè)計(jì)多達(dá)8階的具巴特沃斯、貝塞爾和切貝雪夫響應(yīng)濾波器所需參數(shù)的表格。其中兩個(gè)表格用于切貝雪夫響應(yīng)∶一個(gè)用于0.1dB通帶紋波;另一個(gè)用于1dB通帶紋波。

分類

  按信號(hào)分類
  按所處理的信號(hào)分為模擬濾波器和數(shù)字濾波器兩種。
  模擬濾波器在測(cè)試系統(tǒng)或?qū)S脙x器儀表中是一種常用的變換裝置。例如:帶通濾波器用作頻譜分析儀中的選頻裝置;低通濾波器用作數(shù)字信號(hào)分析系統(tǒng)中的抗頻混濾波;高通濾波器被用于聲發(fā)射檢測(cè)儀中剔除低頻干擾噪聲;帶阻濾波器用作電渦流測(cè)振儀中的陷波器,等等。
  與模擬濾波器相對(duì)應(yīng),在離散系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用數(shù)字濾波器。它的作用是利用離散時(shí)間系統(tǒng)的特性對(duì)輸入信號(hào)波形或頻率進(jìn)行加工處理。或者說,把輸入信號(hào)變成一定的輸出信號(hào),從而達(dá)到改變信號(hào)頻譜的目的。數(shù)字濾波器一般可以用兩種方法來實(shí)現(xiàn):一種方法是用數(shù)字硬件裝配成一臺(tái)專門的設(shè)備,這種設(shè)備稱為數(shù)字信號(hào)處理機(jī);另一種方法就是直接利用通用計(jì)算機(jī),將所需要的運(yùn)算編成程序讓通用計(jì)算機(jī)來完成,即利用計(jì)算機(jī)軟件來實(shí)現(xiàn)。
  按信號(hào)頻段分類
  按所通過信號(hào)的頻段分為低通、高通、帶通和帶阻濾波器四種。
  低通濾波器:它允許信號(hào)中的低頻或直流分量通過,抑制高頻分量或干擾和噪聲。
  高通濾波器:它允許信號(hào)中的高頻分量通過,抑制低頻或直流分量。
  帶通濾波器:它允許一定頻段的信號(hào)通過,抑制低于或高于該頻段的信號(hào)、干擾和噪聲。
  帶阻濾波器:它抑制一定頻段內(nèi)的信號(hào),允許該頻段以外的信號(hào)通過。
  按元器件分類
  按所采用的元器件分為無源和有源濾波器兩種。
  無源濾波器:僅由無源元件(R、L和C)組成的濾波器,它是利用電容和電感元件的電抗隨頻率的變化而變化的原理構(gòu)成的。這類濾波器的優(yōu)點(diǎn)是:電路比較簡(jiǎn)單,不需要直流電源供電,可靠性高;缺點(diǎn)是:通帶內(nèi)的信號(hào)有能量損耗,負(fù)載效應(yīng)比較明顯,使用電感元件時(shí)容易引起電磁感應(yīng),當(dāng)電感L較大時(shí)濾波器的體積和重量都比較大,在低頻域不適用。
  有源濾波器:由無源元件(一般用R和C)和有源器件(如集成運(yùn)算放大器)組成。這類濾波器的優(yōu)點(diǎn)是:通帶內(nèi)的信號(hào)不僅沒有能量損耗,而且還可以放大,負(fù)載效應(yīng)不明顯,多級(jí)相聯(lián)時(shí)相互影響很小,利用級(jí)聯(lián)的簡(jiǎn)單方法很容易構(gòu)成高階濾波器,并且濾波器的體積小、重量輕、不需要磁屏蔽(由于不使用電感元件);缺點(diǎn)是:通帶范圍受有源器件(如集成運(yùn)算放大器)的帶寬限制,需要直流電源供電,可靠性不如無源濾波器高,在高壓、高頻、大功率的場(chǎng)合不適用。
  聲表面波濾波器
  聲表面波是指聲波在彈性體表面的傳播,這個(gè)波被稱為彈性聲表面波。聲表面波的傳播速度比電磁波的速度約小10萬倍。聲表面波濾波器是采用石英晶體、壓電陶瓷等壓電材料,利用其壓電效應(yīng)和聲表面波傳播的物理特性而制成的一種濾波專用器件,廣泛應(yīng)用于電視機(jī)及錄像機(jī)中頻電路中,以取代LC中頻濾波器,使圖像、聲音的質(zhì)量大大提高。
  SAW聲表濾波器、聲表諧振器,是在壓電基片材料表面產(chǎn)生并傳播、且其振幅隨深入基片本材料的深度增加而迅速減少的的彈性波。聲表面波(SAW)是傳播于壓電晶體表面的機(jī)械波,其聲速僅為電磁波速的十萬分之一,傳播衰耗很小。
  SAW聲表器件是在壓電基片上采用微電子工藝技術(shù)制作叉指形電聲換能器和反射器耦合器等,利用基片材料的壓電效應(yīng),通過輸入叉指換能器(IDT)將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成聲信號(hào),并局限在基片表面?zhèn)鞑�,輸出IDT將聲信號(hào)恢復(fù)成電信號(hào),實(shí)現(xiàn)電-聲-電的變換過程,完成電信號(hào)處理過程,獲得各種用途的電子器件。采用了先進(jìn)微電子加工技術(shù)制造的聲表面波器件,具有體積小、重量輕、可靠性高、一致性好、多功能以及設(shè)計(jì)靈活等優(yōu)點(diǎn)。
  介質(zhì)濾波器
  介質(zhì)濾波器利用介質(zhì)陶瓷材料的低損耗、高介電常數(shù)、頻率溫度系數(shù)和熱膨脹系數(shù)小、可承受高功率等特點(diǎn)設(shè)計(jì)制作的,由數(shù)個(gè)長(zhǎng)型諧振器縱向多級(jí)串聯(lián)或并聯(lián)的梯形線路構(gòu)成。其特點(diǎn)是插入損耗小、耐功率性好、帶寬窄,特別適合CT1,CT2,900MHz,1.8GHz,2.4GHz,5.8GHz,便攜電話、汽車電話、無線耳機(jī)、無線麥克風(fēng)、無線電臺(tái)、無繩電話以及一體化收發(fā)雙工器等的級(jí)向耦合濾波。

選取

  集總低通原型濾波器是現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)綜合法設(shè)計(jì)濾波器的基礎(chǔ),各種低通、高通、帶通、帶阻濾波器大都是根據(jù)此特性推導(dǎo)出來的。正因如此,才使得濾波器的設(shè)計(jì)得以簡(jiǎn)化,精度得以提高。
  理想的低通濾波器應(yīng)該能使所有低于截止頻率的信號(hào)無損通過,而所有高于截止頻率的信號(hào)都應(yīng)該被無限的衰減,從而在幅頻特性曲線上呈現(xiàn)矩形,故而也稱為矩形濾波器(brick-wallfilter)。遺憾的是,如此理想的特性是無法實(shí)現(xiàn)的,所有的設(shè)計(jì)只不過是力圖逼近矩形濾波器的特性而已。根據(jù)所選的逼近函數(shù)的不同,可以得到不同的響應(yīng)。雖然逼近函數(shù)函數(shù)多種多樣,但是考慮到實(shí)際電路的使用需求,我們通常會(huì)選用“巴特沃斯響應(yīng)”或“切比雪夫響應(yīng)”。
  “巴特沃斯響應(yīng)”帶通濾波器具有平坦的響應(yīng)特性,而“切比雪夫響應(yīng)”帶通濾波器卻具有更陡的衰減特性。所以具體選用何種特性,需要根據(jù)電路或系統(tǒng)的具體要求而定。但是,“切比雪夫響應(yīng)”濾波器對(duì)于元件的變化最不敏感,而且兼具良好的選擇性與很好的駐波特性(位于通帶的中部),所以在一般的應(yīng)用中,推薦使用“切比雪夫響應(yīng)”濾波器。

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