最新滤波器教案教学讲义PPT.ppt

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1、滤波器教案7.1滤波器滤波器是一种选频装置，可使信号中特定的频率成分通过，而极大地衰减其它频率成分。在测试中利用滤波器的这种选频作用，可滤除干扰噪声或进行频谱分析。筛子的作用？滤波器分类及定义根据滤波器的选频作用，一般分为低通、高通、带通、带阻滤波器。处理信号的性质：数字、模拟（自动检测、自动控制、电子测量仪器）是否含有有源器件：有源、无源何种逼近方法：巴特沃斯、切比雪夫、贝塞尔电路特性：一阶、二阶带阻滤波器带阻滤波器，特性与带通滤波器刚好相反。带阻说明：在每种滤波器中，在通带与阻带之间都存在一过渡

2、带，在此带内，信号受到不同程度的衰减，这个过渡带是实际滤波器不可避免的。滤波器理想滤波器理想滤波器是一个理想化的模型，是一种物理不可实现的系统。理想滤波器具有矩形幅度特性和线性相移特性。其频率响应函数、幅频特性、相频特性分别为为何要讨论？特点：这种理想低通滤波器，将信号中低于截止频率的频率成分予以传输，无任何失真；而将高于的频率成分完全衰减掉。理想滤波器理想模型实际滤波器理想滤波器：在通带内是一条直线。实际滤波器：通带中幅频特性也并非常数，所以其主要参数有纹波幅度、截止频率、带宽、品质因素以及倍频程

3、选择性等。对比实际滤波器的主要参数①纹波幅度d在一定的频率范围内，实际滤波器的幅频特性可能呈波纹变化，其波动幅度d与幅频特性的平均值相比，越小越好，一般应远小于3dB，即②截止频率幅频特性值等于所对应的频率称为滤波器的截止频率。以为参考值，对应于点，即相对于衰减。若以信号的幅值平方表示信号功率，则所对应点正好是半功率点。实际滤波器的主要参数③带宽B与品质因素Q值上、下两截止频率之间的频率范围称为滤波器带宽，或带宽，单位为Hz，带宽决定着滤波器分离信号中相邻频率成分的能力—频率分辨力。把中心频率和带宽

4、B之比称为滤波器的品质因素Q，Q值越大，表明滤波器分辨力越高。实际滤波器的主要参数④倍频程选择性W在两截止频率外侧，实际滤波器有一个过渡带，这个过渡带的幅频曲线倾斜程度表明了幅频特性衰减的快慢。它决定着滤波器对带宽外频率成分衰阻的能力，通常用倍频程选择性来表征。所谓倍频程选择性是指在上截止频率fC2与2fC2之间，或者在下截止频率fC1与fC1/2之间幅频特性的衰减，即频率变化一个倍频程时的衰减量。以dB表示。显然，衰减越快，滤波器选择性越好。对于远离截止频率的衰减率也可用10倍频程衰减数表示之。实

5、际滤波器的主要参数实际滤波器的主要参数⑤滤波器因素（或矩形系数）滤波器选择性的另一种表示方法，是用滤波器幅频特性的-60dB带宽与-3dB带宽的比值λ来表示。理想滤波器λ=1，通常使用的滤波器λ=(1-5)。有些滤波器因器件影响（如电容漏阻等），阻带衰减倍数达不到-60dB，则以标明的衰减倍数（如-40dB或-30dB）带宽与-3dB带宽之比来表示其选择性。2．RC调谐式滤波器的基本特性在测试系统中，常用RC滤波器。因为在这一领域中，信号频率相对讲是不高的，而RC滤波电路简单，抗干扰性强，有较好的低

6、频性能，且易通过标准阻容元件来实现。RCexey0f1A（f）-900-4500f图7-5RC低通滤波器及其幅频、相频特性φ(f)CRex图7-6RC高通滤波器及其幅频、相频特性9004500f0f1A（f）φ(f)eyR2exeyC2C1R1Y(S)X(s)H1（s）H2（s）C1φ（f）图7-7RC带通滤波器及其幅频、相频特性0fA（f）-4504500f13．可实现的典型滤波网络函数实用中的滤波器，在通频带内不平坦；在过渡部分不陡直；阻带部分不为零。而滤波器的设计是在一定限度内进行逼近的。“最

7、佳逼近特性”的标准是根据滤波器的不同应用要求而定出的。如可只考虑幅频特性，而不考虑相频特性，如巴特沃斯、切比雪夫滤波器等，也可以提出相频特性而不关心幅频特性，如贝塞尔滤波器等。信号调制的类型，一般正（余）弦调制可分为幅度调制、频率调制、相位调制三种，简称为调幅、调频、调相。本节讨论幅度调制及其解调。调幅解调调幅与解调原理调幅：是将一个高频正弦信号（载波）与测试信号相乘，使载波信号幅值随测试信号的变化而变化，现以频率为的余弦信号作为载波进行讨论。由傅里叶变换的性质知，时域中两信号相乘，则对应在频域这两

8、个信号进行卷积，即一个函数与单位脉冲函数卷积的结果，就是将其图形由坐标原点平移至该脉冲函数处，所以，若以高频余弦信号作载波，把信号和载波信号相乘，其结果就相当于把原信号频谱图形由原点平移至载波频率处，其幅值减半。即余弦函数的频域，图形是一对脉冲谱线，即这一过程就是调幅，调幅过程相当于频率“搬移”过程。若把调幅波再次与载波信号相乘，则频域图形将再次进行“搬移”，即与乘积的傅里叶变换为若用一个低通滤波器滤除中心频率为的高频成分，则可复现原信号的频谱（只是其幅值减小一半，这