带通滤波器的设计方法

发布时间：2012-12-12 阅读量：2496 来源: 我爱方案网作者:

认识带通滤波器

带通滤波器（band-pass filter）是一个允许特定频段的波通过同时屏蔽其他频段的设备。比如RLC振荡回路就是一个模拟带通滤波器。

带通滤波器是指能通过某一频率范围内的频率分量、但将其他范围的频率分量衰减到极低水平的滤波器，与带阻滤波器的概念相对。一个模拟带通滤波器的例子是电阻-电感-电容电路(RLC circuit)。这些滤波器也可以用低通滤波器同高通滤波器组合来产生。

带通滤波器设计

带通滤波器是在电子设备中应用最为广泛的滤波器之一。根据不同的使用频率以及不同的技术要求，带通滤波器的设计原理和设计方法也完全不同。而实现设计所使用的材料和原件也不尽相同。

首先，介绍最常用和最简单的带通滤波器设计：高低通合成。

如果你需要设计一只带通滤波器，而且要求这个滤波器的高端截止频率与低端截止频率之间的比大于，那么，我们就称这样的带通滤波器为：宽带带通滤波器。当你使用低通转换为带通的设计方法之后，发现有负的元件或其它不可实现的元件出现，此时，就需要采用最简单的宽带带通滤波器的设计方法：高低通合成法。用高低通合成法设计带通滤波器的步骤如下：

以要设计的带通滤波器的高端截止频率作为低通的截止频率设计一只低通滤波器；

以要设计的带通滤波器的低端截止频率作为高通的截止频率设计一只高通滤波器；

将设计好的低通滤波器和高通滤波器直接连接在一起；

参照扫描仪对组成滤波器的元件稍作调整，一只合乎技术要求的带通滤波器就设计完成了。

例：要求：设计一只带通滤波器，其带宽为z—2kHz，40db带宽为100Hz—4kHz,输入输出阻抗为600Ω.

设计：因为高端截止频率与低端截止频率之比为：，所以该带通滤波器属于宽带带通滤波器，因而采用高低通合成设计方法是最合适的。

按带通的高端截止频率设计一只低通滤波器，即该低通滤波器的截止频率为。如图1所示。

带通滤波器

按带通的低端截止频率世纪一直高通滤波器，即该高通滤波器的截止频率为。如图2所示。

带通滤波器

将低通滤波器和高通滤波器直接连接在一起，就设计成功了所要求的带通滤波器。如图3所示。

对照扫频仪对元件稍作调整。

一个理想的滤波器应该有一个完全平坦的通带，例如在通带内没有增益或者衰减，并且在通带之外所有频率都被完全衰减掉，另外，通带外的转换在极小的频率范围完成。实际上，并不存在理想的带通滤波器。滤波器并不能够将期望频率范围外的所有频率完全衰减掉，尤其是在所要的通带外还有一个被衰减但是没有被隔离的范围。这通常称为滤波器的滚降现象，并且使用每十倍频的衰减幅度dB来表示。通常，滤波器的设计尽量保证滚降范围越窄越好，这样滤波器的性能就与设计更加接近。然而，随着滚降范围越来越小，通带就变得不再平坦—开始出现“波纹”。这种现象在通带的边缘处尤其明显，这种效应称为吉布斯现象。

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