电子滤波器的参数、分类及主要功能详细介绍

    滤波器是由电容、电感和电阻组成的滤波电路。滤波器可以对电源线中特定频率的频点或该频点以外的频率进行有效滤除，得到一个特定频率的电源信号，或消除一个特定频率后的电源信号。广义地讲，任何一种信息传输的通道（媒质）都可视为是一种滤波器。

 

    滤波器的参数介绍:

 

    中心频率（CenterFrequency）：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（CutoffFrequency）：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：指需要通过的频谱宽度，BW=（f2-f1）。f1、f2为以中心频率f0处插入损耗为基准。

 

    插入损耗（InsertionLoss）：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，如要求全带内插损需强调。

 

    纹波（Ripple）：指1dB或3dB带宽（截止频率）范围内，插损随频率在损耗均值曲线基础上波动的峰值。

 

    带内波动（PassbandRiplpe）：通带内插入损耗随频率的变化量。1dB带宽内的带内波动是1dB。

 

    带内驻波比（VSWR）：衡量滤波器通带内信号是否良好匹配传输的一项重要指标。理想匹配VSWR=1：1，失配时VSWR》1。对于一个实际的滤波器而言，满足VSWR《1.5：1的带宽一般小于BW3dB，其占BW3dB的比例与滤波器阶数和插损相关。

 

    回波损耗（ReturnLoss）：端口信号输入功率与反射功率之比的分贝（dB）数，也等于20Log10ρ，ρ为电压反射系数。输入功率被端口全部吸收时回波损耗为无穷大。

 

    阻带抑制度：衡量滤波器选择性能好坏的重要指标。该指标越高说明对带外干扰信号抑制的越好。通常有两种提法：一种为要求对某一给定带外频率fs抑制多少dB，计算方法为fs处衰减量；另一种为提出表征滤波器幅频响应与理想矩形接近程度的指标——矩形系数（KxdB》1），KxdB=BWxdB/BW3dB，（X可为40dB、30dB、20dB等）。滤波器阶数越多矩形度越高——即K越接近理想值1，制作难度当然也就越大。

 

    延迟（Td）：指信号通过滤波器所需要的时间，数值上为传输相位函数对角频率的导数，即Td=df/dv。

 

    带内相位线性度：该指标表征滤波器对通带内传输信号引入的相位失真大小。按线性相位响应函数设计的滤波器具有良好的相位线性度。

    滤波器的分类

 

    (1）按所处理的信号分为模拟滤波器和数字滤波器两种。

 

    (2）按所通过信号的频段分为低通、高通、带通和带阻滤波器四种。

 

    低通滤波器：它允许信号中的低频或直流分量通过，抑制高频分量或干扰和噪声。

 

    高通滤波器：它允许信号中的高频分量通过，抑制低频或直流分量。

 

    带通滤波器：它允许一定频段的信号通过，抑制低于或高于该频段的信号、干扰和噪声。

 

    带阻滤波器：它抑制一定频段内的信号，允许该频段以外的信号通过。

 

    (3）按所采用的元器件分为无源和有源滤波器两种。

 

    无源滤波器：仅由无源元件(R、L和C)组成的滤波器，它是利用电容和电感元件的电抗随频率的变化而变化的原理构成的。这类滤波器的优点是：电路比较简单，不需要直流电源供电，可靠性高；缺点是：通带内的信号有能量损耗，负载效应比较明显，使用电感元件时容易引起电磁感应，当电感L较大时滤波器的体积和重量都比较大，在低频域不适用。

 

    有源滤波器：由无源元件(一般用R和C)和有源器件(如集成运算放大器）组成。这类滤波器的优点是：通带内的信号不仅没有能量损耗，而且还可以放大，负载效应不明显，多级相联时相互影响很小，利用级联的简单方法很容易构成高阶滤波器，并且滤波器的体积小、重量轻、不需要磁屏蔽(由于不使用电感元件）；缺点是：通带范围受有源器件(如集成运算放大器）的带宽限制，需要直流电源供电，可靠性不如无源滤波器高，在高压、高频、大功率的场合不适用。

 

    滤波器的主要功能

 

    滤波器的作用，就是把需要的波留下，把不需要的波过滤掉。让有用信号尽可能无衰减的通过，对无用信号尽可能大的反射，它实质上是一个选频电路。一般有两个端口，一个输入信号、一个输出信号，利用这个特性可以选通通过滤波器的一个方波群或复合噪波，而得到一个特定频率的正弦波。

 

 

    滤波器中，把信号能够通过的频率范围，称为通频带或通带；反之，信号受到很大衰减或完全被抑制的频率范围称为阻带；通带和阻带之间的分界频率称为截止频率。

 

    以上是滤波器的参数、分类及主要功能的简单说明，其实滤波器的使用场所种类多种多样，在这里我们就不一一介绍了。