解密滤波器主要参数:如何选择适合的滤波器

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滤波器的主要参数解析
 
本文将详细解析滤波器的主要参数,以帮助读者更好地理解和选择适当的滤波器来满足不同应用的需求。
 
一、中心频率 (Center Frequency)
 
中心频率指的是滤波器通带的中心点频率,通常以Hz表示。在带通或带阻滤波器中,中心频率是指左右下降1dB或3dB的边频点的平均值。选择滤波器时,可以根据所需的频带进行选择。
 
二、截止频率 (Cutoff Frequency)
 
截止频率是指滤波器通带右边频点以及高通滤波器的通带左边频点。通常以Hz为单位,并表示为1dB或3dB相对损耗点。这些相对损耗的参考基准分别为直流处的插损(对于低通滤波器)和未出现寄生阻带的足够高的通带频率处的插损(对于高通滤波器)。
 
三、通带带宽 (Bandwidth x dB)
 
通带带宽指的是需要通过的频谱宽度。它通常表示为带宽与中心频率的比值,并以分贝(dB)为单位。例如,BW3dB表示相对于中心频率3dB的带宽。
 
四、插入损耗 (Insertion Loss)
 
插入损耗表示由于滤波器的引入而导致的电路中原有信号衰减的程度。通常以中心或截止频率处的损耗来表示,单位为dB。如果需要全带内插入损耗较小,需要重视这个参数。
 
五、纹波 (Ripple)
 
纹波是指在1dB或3dB带宽(截止频率)范围内,插入损耗随频率变化所出现的峰值与谷值之间的波动量。它通常以百分比表示,并与滤波器的阶数有关。
 
六、带内波动 (Passband Ripple)
 
带内波动表示滤波器通带内插入损耗随频率变化的程度。在1dB带宽内的带内波动为1dB。它影响着滤波器的选择性,波动越小,选择性能越好。
 
七带内驻波比(VSWR)
 
衡量滤波器通带内信号是否与传输线匹配良好的重要指标。理想匹配时,VSWR为1:1,失配时VSWR大于1。对于一个实际的滤波器,满足VSWR<1.5:1的带宽通常小于BW3dB,该比例与滤波器的阶数和插入损耗有关。
 
八、回波损耗 (Return Loss)
 
回波损耗是表示输入端口信号功率与反射功率之间的比值。通常以分贝(dB)为单位,也可以用电压反射系数ρ来表示。当输入功率完全被端口吸收时,回波损耗为无穷大。它反映了端口对信号反射的抑制能力。
 
九、阻带抑制度 (Stopband Rejection)
 
阻带抑制度是衡量滤波器选择性能好坏的重要指标。它表示在指定阻带频率处抑制信号的程度,通常以dB为单位。较高的阻带抑制度意味着对带外干扰信号的抑制能力更强。
 
十、延迟 (Delay)
 
延迟指的是信号通过滤波器所需的时间。它可以用传输相位函数对角频率的导数来计算,即Td=df/dv。延迟是一个重要的参数,特别是在需要保持信号同步性或减少信号延迟的应用中。
 
十一、带内相位线性度 (Linearity of Phase within Passband)
 
带内相位线性度描述了滤波器对通带内传输信号引入的相位失真的大小。按照线性相位响应函数设计的滤波器具有良好的相位线性度,但其频率选择性较差,适用于脉冲或调相信号传输系统等特定应用。
 
总结:了解并掌握这些滤波器的主要参数有助于电源设计工程师在选择合适的滤波器时做出明智的决策,以满足系统的需求。通过仔细分析和比较不同滤波器的阻带抑制度、延迟和带内相位线性度等参数,工程师可以确保所选滤波器能够提供所需的性能和功能,并实现电源系统的高效稳定运行。
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