如上理想帶通和實(shí)際帶通濾波器的幅頻特性圖可見,理想濾波器的特性只需用截止頻率描述,而實(shí)際濾波器的特性曲線無明顯的轉(zhuǎn)折點(diǎn),兩截止頻率之間的幅頻特性也非常數(shù),故需用更多參數(shù)來描述。
1、紋波幅度d
在一定頻率范圍內(nèi),實(shí)際濾波器的幅頻特性可能呈波紋變化,其波動(dòng)幅度d與幅頻特性的平均值A0相比,越小越好,一般應(yīng)遠(yuǎn)小于-3dB。
2、截止頻率fc
幅頻特性值等于0.707A0所對(duì)應(yīng)的頻率稱為濾波器的截止頻率。以A0為參考值,0.707A0對(duì)應(yīng)于-3dB點(diǎn),即相對(duì)于A0衰減3dB。若以信號(hào)的幅值平方表示信號(hào)功率,則所對(duì)應(yīng)的點(diǎn)正好是半功率點(diǎn)。
3、帶寬B和品質(zhì)因數(shù)Q值
上下兩截止頻率之間的頻率范圍稱為濾波器帶寬,或-3dB帶寬,單位為Hz。帶寬決定著濾波器分離信號(hào)中相鄰頻率成分的能力——頻率分辨力。在電工學(xué)中,通常用Q代表諧振回路的品質(zhì)因數(shù)。
在二階振蕩環(huán)節(jié)中,Q值相當(dāng)于諧振點(diǎn)的幅值增益系數(shù), Q=1/2ξ(ξ——阻尼率)。對(duì)于帶通濾波器,通常把中心頻率f0( )和帶寬 B之比稱為濾波器的品質(zhì)因數(shù)Q。例如一個(gè)中心頻率為500Hz的濾波器,若其中-3dB帶寬為10Hz,則稱其Q值為50。Q值越大,表明濾波器頻率分辨力越高。
4、倍頻程選擇性W
在兩截止頻率外側(cè),實(shí)際濾波器有一個(gè)過渡帶,這個(gè)過渡帶的幅頻曲線傾斜程度表明了幅頻特性衰減的快慢,它決定著濾波器對(duì)帶寬外頻率成分衰阻的能力。
通常用倍頻程選擇性來表征。所謂倍頻程選擇性,是指在上截止頻率fc2與 2fc2之間,或者在下截止頻率fc1與fc1/2之間幅頻特性的衰減值,即頻率變化一個(gè)倍頻程時(shí)的衰減量或倍頻程衰減量以dB/oct表示(octave,倍頻程)。
顯然,衰減越快(即W值越大),濾波器的選擇性越好。對(duì)于遠(yuǎn)離截止頻率的衰減率也可用10倍頻程衰減數(shù)表示之。即[dB/10oct]。
5、濾波器因數(shù)(或矩形系數(shù))
濾波器因數(shù)是濾波器選擇性的另一種表示方式 ,它是利用濾波器幅頻特性的 -60dB帶寬與-3dB帶寬的比值來衡量濾波器選擇性。理想濾波器=1,常用濾波器=1-5,顯然, 越接近于1,濾波器選擇性越好。
濾波器的分類
根據(jù)濾波器的選頻作用分類
低通濾波器
從0~f2頻率之間,幅頻特性平直,它可以使信號(hào)中低于f2的頻率成分幾乎不受衰減地通過,而高于f2的頻率成分受到極大地衰減。