濾波器主要參數(shù)與特性指標(biāo)

1、濾波器的主要參數(shù)（ definitions ） ：中心頻率（ center frequency ） ：濾波器通帶的頻率f0 ，一般取 f0= （f1+f2 ） /2 ， f1 、 f2為帶通或帶阻濾波器左、右相對(duì)下降1db 或 3db 邊頻點(diǎn)。窄帶濾波器常以插損最小點(diǎn)為中心頻率計(jì)算通帶帶寬。截止頻率（ cutoff frequency ） ：指低通濾波器的通帶右邊頻點(diǎn)及高通濾波器的通帶左邊頻點(diǎn)。通常以 1db 或 3db 相對(duì)損耗點(diǎn)來(lái)標(biāo)準(zhǔn)定義。相對(duì)損耗的參考基準(zhǔn)為：低通以 dc 處插損為基準(zhǔn)，高通則以未出現(xiàn)寄生阻帶的足夠高通帶頻率處插損為基準(zhǔn)。通帶帶寬（ bwxdb ） ：指需要通過(guò)的頻譜寬度

2、， bwxdb= （ f2-f1 ） 。 f1 、 f2 為以中心頻率f0 處插入損耗為基準(zhǔn)， 下降 x（ db ） 處對(duì)應(yīng)的左、 右邊頻點(diǎn)。 通常用 x=3 、 1 、 0.5 即 bw3db 、bw1db 、 bw0.5db 表征濾波器通帶帶寬參數(shù)。分?jǐn)?shù)帶寬（ fractional bandwidth ）=bw3db/f0 x100%,也常用來(lái)表征濾波器通帶帶寬。插入損耗（ insertion loss ） ：由于濾波器的引入對(duì)電路中原有信號(hào)帶來(lái)的衰耗，以中心或截止頻率處損耗表征，如要求全帶內(nèi)插損需強(qiáng)調(diào)。紋波（ ripple ） ：指1db 或 3db 帶寬（截止頻率）范圍內(nèi)，插損隨頻率在

3、損耗均值曲線基礎(chǔ)上波動(dòng)的峰- 峰值。帶內(nèi)波動(dòng)（passband riplpe ） ：通帶內(nèi)插入損耗隨頻率的變化量。 1db 帶寬內(nèi)的帶內(nèi)波動(dòng)是 1db 。帶內(nèi)駐波比（ vswr ） ：衡量濾波器通帶內(nèi)信號(hào)是否良好匹配傳輸?shù)囊豁?xiàng)重要指標(biāo)。理想匹配 vswr=1 ： 1 ，失配時(shí)vswr1 。對(duì)于一個(gè)實(shí)際的濾波器而言，滿足 vswr在入射波和反射波相位相同的地方， 電壓振幅相加為最大電壓振幅vmax ， 形成波腹；在入射波和反射波相位相反的地方電壓振幅相減為最小電壓振幅vmin ，形成波節(jié)。其它各點(diǎn)的振幅值則介于波腹與波節(jié)之間。 這種合成波稱為行駐波。 駐波比是駐波波腹處的電壓幅值 vmax 與波

4、節(jié)處的電壓幅值vmin 之比。回波損耗（ return loss ） ：端口信號(hào)輸入功率與反射功率之比的分貝（ db ）數(shù)，也等于|20log10 p|, p為電壓反射系數(shù)。輸入功率被端口全部吸收時(shí)回波損耗為無(wú)窮大。回波損耗， 又稱為反射損耗。 是電纜鏈路由于阻抗不匹配所產(chǎn)生的反射， 是一對(duì)線自身的反射。從數(shù)學(xué)角度看，回波損耗為 -10 lg （ 反射功率 ）/（ 入射功率 ） 。回波損耗愈大愈好，以減少反射光對(duì)光源和系統(tǒng)的影響。阻帶抑制度： 衡量濾波器選擇性能好壞的重要指標(biāo)。 該指標(biāo)越高說(shuō)明對(duì)帶外干擾信號(hào)抑制的越好。通常有兩種提法：一種為要求對(duì)某一給定帶外頻率fs 抑制多少 db ，計(jì)算方法

5、為fs處衰減量 as-il ； 另一種為提出表征濾波器幅頻響應(yīng)與理想矩形接近程度的指標(biāo)矩形系數(shù)（ kxdb1 ） ， kxdb=bwxdb/bw3db ， （ x 可為 40db 、 30db 、 20db 等） 。濾波器階數(shù)越多矩形度越高即 k 越接近理想值 1 ，制作難度當(dāng)然也就越大。延遲（ td ） ：指信號(hào)通過(guò)濾波器所需要的時(shí)間，數(shù)值上為傳輸相位函數(shù)對(duì)角頻率的導(dǎo)數(shù)，即td=df/dv 。帶內(nèi)相位線性度： 該指標(biāo)表征濾波器對(duì)通帶內(nèi)傳輸信號(hào)引入的相位失真大小。 按線性相位響應(yīng)函數(shù)設(shè)計(jì)的濾波器具有良好的相位線性度。特性指標(biāo)1 、特征頻率：1 ）通帶截頻 fp=wp/ （ 2p ）為通帶與過(guò)渡

6、帶邊界點(diǎn)的頻率，在該點(diǎn)信號(hào)增益下降到一個(gè)人為規(guī)定的下限；2 ）阻帶截頻 fr=wr/ （ 2p ）為阻帶與過(guò)渡帶邊界點(diǎn)的頻率，在該點(diǎn)信號(hào)衰耗下降到一人為規(guī)定的下限；3）轉(zhuǎn)折頻率fc=wc/ （2p）為信號(hào)功率衰減到1/2 （約3db）時(shí)的頻率，在很多情況下，常以 fc 作為通帶或阻帶截頻；4 ）固有頻率f0=w0/（ 2p ）為電路沒(méi)有損耗時(shí)，濾波器的諧振頻率，復(fù)雜電路往往有多個(gè)固有頻率。5 、增益與衰耗濾波器在通帶內(nèi)的增益并非常數(shù)。1）對(duì)低通濾波器通帶增益kp一般指w=0時(shí)的增益；高通指w-8時(shí)的增益；帶通則指中心頻率處的增益；6 ）對(duì)帶阻濾波器，應(yīng)給出阻帶衰耗，衰耗定義為增益的倒數(shù)；3）通

7、帶增益變化量4 kp指通帶內(nèi)各點(diǎn)增益的最大變化量，如果kp以db為單位，則指增益 db 值的變化量。3 、阻尼系數(shù)與品質(zhì)因數(shù)阻尼系數(shù)是表征濾波器對(duì)角頻率為 w0 信號(hào)的作用，是濾波器中表示能量衰耗的一項(xiàng)指標(biāo)。阻尼系數(shù)的倒數(shù)稱為品質(zhì)因數(shù)， 是*價(jià)帶通與帶阻濾波器頻率選擇特性的一個(gè)重要指標(biāo)， q=w0/ hw。式中的aw為帶通或帶阻濾波器的3db帶寬，w0為中心頻率，在很多情況下中心頻率與固有頻率相等。品質(zhì)因數(shù)、諧振電路中所儲(chǔ)能量同電學(xué)和磁學(xué)的量。表示一個(gè)儲(chǔ)能器件(如電感線圈、電容等) 每周期損耗能量之比的一種質(zhì)量指標(biāo)；串聯(lián)諧振回路中電抗元件的 q 值等于它的電抗與其等效串聯(lián)電阻的比值；元件的 q

8、 值愈大，用該元件組成的電路或網(wǎng)絡(luò)的選擇性愈佳。在串聯(lián)電路中， 電路的品質(zhì)因數(shù)q 有兩種測(cè)量方法， 一是根據(jù)公式 q=ul/u0=uc/u0測(cè)定， uc 與 ul 分別為諧振時(shí)電容器 c 與電感線圈 l 上的電壓；另一種方法是通過(guò)測(cè)量諧振曲線的通頻帶寬度 f=f2-f1 ,再根據(jù) q=f0/(f2-f1) 求出q值。式中f0為諧振頻率，f2與fl是失諧時(shí)，亦即輸出電壓的幅度下降到最大值的1/v2 (=0.707)倍時(shí)的上、下頻率點(diǎn)。q 值越大，曲線越尖銳，通頻帶越窄，電路的選擇性越好。4、靈敏度濾波電路由許多元件構(gòu)成， 每個(gè)元件參數(shù)值的變化都會(huì)影響濾波器的性能。 濾波器某一性能指標(biāo) y 對(duì)某一元件參數(shù)x 變化的靈敏度記作sxy ，定義為： sxy=(dy/y)/(dx/x) 。該靈敏度與測(cè)量?jī)x器或電路系統(tǒng)靈敏度不是一個(gè)概念， 該靈敏度越小， 標(biāo)志著電路容錯(cuò)能