最佳答案

　　對特定頻率的頻點或該頻點以外的頻率進(jìn)行有效濾除的電路，就是濾波器。 　　其功能就是得到一個特定頻率或消除一個特定頻率， 　　濾波器是一種對信號有處理作用的器件或電路。 　　主要作用是：讓有用信號盡可能無衰減的通過，對無用信號盡可能大的衰減。 　　濾波器一般有兩個端口，一個輸入信號、一個輸出信號 　　利用這個特性可以將通過濾波器的一個方波群或復(fù)合噪波，而得到一個特定頻率的正弦波。 　　濾波器是由電感器和電容器構(gòu)成的網(wǎng)路，可使混合的交直流電流分開。電源整流器中，即借助此網(wǎng)路濾凈脈動直流中的漣波，而獲得比較純凈的直流輸出。最基本的濾波器，是由一個電容器和一個電感器構(gòu)成，稱為L型濾波。所有各型的濾波器，都是集合L型單節(jié)濾波器而成�；�本單節(jié)式濾波器由一個串聯(lián)臂及一個并聯(lián)臂所組成，串聯(lián)臂為電感器，并聯(lián)臂為電容器，如圖3－67所示。在電源及聲頻電路中之濾波器，最通用者為L型及π型兩種。就L型單節(jié)濾波器而言，其電感抗XL與電容抗XC，對任一頻率為一常數(shù)，其關(guān)系為 　　XL·XC=K2 　　故L型濾波器又稱為K常數(shù)濾波器。倘若一濾波器的構(gòu)成部分，較K常數(shù)型具有較尖銳的截止頻率（即對頻率范圍選擇性強(qiáng)），而同時對此截止頻率以外的其他頻率只有較小的衰減率者，稱為m常數(shù)濾波器。所謂截止頻率，亦即與濾波器有尖銳諧振的頻率。通帶與帶阻濾波器都是m常數(shù)濾波器，m為截止頻率與被衰減的其他頻率之衰減比的函數(shù)。每一m常數(shù)濾波器的阻抗與K常數(shù)濾波器之間的關(guān)系，均由m常數(shù)決定，此常數(shù)介于0～1之間。當(dāng)m接近零值時，截止頻率的尖銳度增高，但對于截止頻的倍頻之衰減率將隨著而減小。最合于實用的m值為0.6。至于那一頻率需被截止，可調(diào)節(jié)共振臂以決定之。m常數(shù)濾波器對截止頻率的衰減度，決定于共振臂的有效Q值之大小。若達(dá)K常數(shù)及m常數(shù)濾波器組成級聯(lián)電路，可獲得尖銳的濾波作用及良好的頻率衰減。 [編輯本段]濾波器類型 　　巴特沃斯響應(yīng)（最平坦響應(yīng)） 　　巴特沃斯響應(yīng)能夠最大化濾波器的通帶平坦度。該響應(yīng)非常平坦，接非常近DC信號，然后慢慢衰減至截止頻率點為-3dB，最終逼近-20ndB/decade的衰減率，其中n為濾波器的階數(shù)。巴特沃斯濾波器特別適用于低頻應(yīng)用，其對于維護(hù)增益的平坦性來說非常重要。 　　貝塞爾響應(yīng) 　　除了會改變依賴于頻率的輸入信號的幅度外，濾波器還會為其引入了一個延遲。延遲使得基于頻率的相移產(chǎn)生非正弦信號失真。就像巴特沃斯響應(yīng)利用通帶最大化了幅度的平坦度一樣，貝塞爾響應(yīng)最小化了通帶的相位非線性。 　　切貝雪夫響應(yīng) 　　在一些應(yīng)用當(dāng)中，最為重要的因素是濾波器截斷不必要信號的速度。如果你可以接受通帶具有一些紋波，就可以得到比巴特沃斯濾波器更快速的衰減。附錄A包含了設(shè)計多達(dá)8階的具巴特沃斯、貝塞爾和切貝雪夫響應(yīng)濾波器所需參數(shù)的表格。其中兩個表格用于切貝雪夫響應(yīng)∶一個用于0.1dB最大通帶紋波；另一個用于1dB最大通帶紋波。 [編輯本段]濾波器的階數(shù) 　　濾波器的階數(shù)是指在濾波器的傳遞函數(shù)中有幾個極點.階數(shù)同時也決定了轉(zhuǎn)折區(qū)的下降速度，一般每增加一階(一個極點)，就會增加一20dBDec(一20dB每十倍頻程)。 [編輯本段]濾波器設(shè)計 　　濾波器特性可以用其頻率響應(yīng)來描述，按其特性的不同，可以分為低通濾波器，高通濾波器，帶通濾波器和帶阻濾波器等。 　　用來說明濾波器性能的技術(shù)指標(biāo)主要有： 　　中心頻率f0，即工作頻帶的中心 　　帶寬BW 　　通帶衰減，即通帶內(nèi)的最大衰減 　　阻帶衰減 　　對于實際濾波器而言，考慮到實際的組成元件的品質(zhì)因數(shù)的取值是一有限值（因為受限于材料與工藝的水平），所以所有工程上的實用濾波器都是有損濾波器，因此對于這些濾波器還應(yīng)考慮通帶內(nèi)的最小插入衰減。 　　現(xiàn)代濾波器設(shè)計，多是采用濾波器變換的方法加以實現(xiàn)。主要是通過對低通原型濾波器進(jìn)行頻率變換與阻抗變換，來得到新的目標(biāo)濾波器。 [編輯本段]濾波器選取 　　集總低通原型濾波器是現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)綜合法設(shè)計濾波器的基礎(chǔ)，各種低通、高通、帶通、帶阻濾波器大都是根據(jù)此特性推導(dǎo)出來的。正因如此，才使得濾波器的設(shè)計得以簡化，精度得以提高。 　　理想的低通濾波器應(yīng)該能使所有低于截止頻率的信號無損通過，而所有高于截止頻率的信號都應(yīng)該被無限的衰減，從而在幅頻特性曲線上呈現(xiàn)矩形，故而也稱為矩形濾波器（brick-wallfilter）。遺憾的是，如此理想的特性是無法實現(xiàn)的，所有的設(shè)計只不過是力圖逼近矩形濾波器的特性而已。根據(jù)所選的逼近函數(shù)的不同，可以得到不同的響應(yīng)。雖然逼近函數(shù)函數(shù)多種多樣，但是考慮到實際電路的使用需求，我們通常會選用“巴特沃斯響應(yīng)”或“切比雪夫響應(yīng)”。 　　“巴特沃斯響應(yīng)”帶通濾波器具有平坦的響應(yīng)特性，而“切比雪夫響應(yīng)”帶通濾波器卻具有更陡的衰減特性。所以具體選用何種特性，需要根據(jù)電路或系統(tǒng)的具體要求而定。但是，“切比雪夫響應(yīng)”濾波器對于元件的變化最不敏感，而且兼具良好的選擇性與很好的駐波特性（位于通帶的中部），所以在一般的應(yīng)用中，推薦使用“切比雪夫響應(yīng)”濾波器。 [編輯本段]濾波器的分類 　　 1、按所處理的信號　　按所處理的信號分為模擬濾波器和數(shù)字濾波器兩種。 　　 2、按所通過信號的頻段　　按所通過信號的頻段分為低通、高通、帶通和帶阻濾波器四種。 　　低通濾波器：它允許信號中的低頻或直流分量通過，抑制高頻分量或干擾和噪聲。 　　高通濾波器：它允許信號中的高頻分量通過，抑制低頻或直流分量。 　　帶通濾波器：它允許一定頻段的信號通過，抑制低于或高于該頻段的信號、干擾和噪聲。 　　帶阻濾波器：它抑制一定頻段內(nèi)的信號，允許該頻段以外的信號通過。 　　 3、按所采用的元器件　　按所采用的元器件分為無源和有源濾波器兩種。 　　3.1、無源濾波器： 僅由無源元件(R、L 和C)組成的濾波器，它是利用電容和電感元件的電抗隨頻率的變化而變化的原理構(gòu)成的。這類濾波器的優(yōu)點是：電路比較簡單，不需要直流電源供電，可靠性高；缺點是：通帶內(nèi)的信號有能量損耗，負(fù)載效應(yīng)比較明顯，使用電感元件時容易引起電磁感應(yīng)，當(dāng)電感L較大時濾波器的體積和重量都比較大，在低頻域不適用。 　　3.2、有源濾波器：由無源元件(一般用R和C)和有源器件(如集成運算放大器）組成。這類濾波器的優(yōu)點是：通帶內(nèi)的信號不僅沒有能量損耗，而且還可以放大，負(fù)載效應(yīng)不明顯，多級相聯(lián)時相互影響很小，利用級聯(lián)的簡單方法很容易構(gòu)成高階濾波器，并且濾波器的體積小、重量輕、不需要磁屏蔽(由于不使用電感元件）；缺點是：通帶范圍受有源器件(如集成運算放大器）的帶寬限制，需要直流電源供電，可靠性不如無源濾波器高，在高壓、高頻、大功率的場合不適用。 　　 4、根據(jù)濾波器的安放位置　　根據(jù)濾波器的安放位置不同，一般分為板上濾波器和面板濾波器。 　　4.1、板上濾波器安裝在線路板上，如PLB、JLB系列濾波器。這種濾波器的優(yōu)點是經(jīng)濟(jì)，缺點是高頻濾波效果欠佳。其主要原因是： 　　4.1.1、濾波器的輸入與輸出之間沒有隔離，容易發(fā)生耦合； 　　4.1.2、濾波器的接地阻抗不是很低，削弱了高頻旁路效果； 　　4.1.3、濾波器與機(jī)箱之間的一段連線會產(chǎn)生兩種不良作用： 一個是機(jī)箱內(nèi)部空間的電磁干擾會直接感應(yīng)到這段線上，沿著電纜傳出機(jī)箱，借助電纜輻射，使濾波器失效；另一個是外界干擾在被板上濾波器濾波之前，借助這段線產(chǎn)生輻射，或直接與線路板上的電路發(fā)生耦合，造成敏感度問題； 　　4.2、濾波陣列板、濾波連接器等面板濾波器一般都直接安裝在屏蔽機(jī)箱的金屬面板上。由于直接安裝在金屬面板上，濾波器的輸入與輸出之間完全隔離，接地良好，電纜上的干擾在機(jī)箱端口上被濾除，因此濾波效果相當(dāng)理想。缺點是必須在設(shè)計初期考慮安裝所需的配合結(jié)構(gòu)。 [編輯本段]數(shù)字濾波器 　　與模擬濾波器相對應(yīng)，在離散系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用數(shù)字濾波器。它的作用是利用離散時間系統(tǒng)的特性對輸入信號波形或頻率進(jìn)行加工處理。或者說，把輸入信號變成一定的輸出信號，從而達(dá)到改變信號頻譜的目的。數(shù)字濾波器一般可以用兩種方法來實現(xiàn)：一種方法是用數(shù)字硬件裝配成一臺專門的設(shè)備，這種設(shè)備稱為數(shù)字信號處理機(jī)；另一種方法就是直接利用通用計算機(jī)，將所需要的運算編成程序讓通用計算機(jī)來完成，即利用計算機(jī)軟件來實現(xiàn)。 [編輯本段]模擬濾波器 　　模擬濾波器在測試系統(tǒng)或?qū)Ｓ脙x器儀表中是一種常用的變換裝置。例如：帶通濾波器用作頻譜分析儀中的選頻裝置；低通濾波器用作數(shù)字信號分析系統(tǒng)中的抗頻混濾波；高通濾波器被用于聲發(fā)射檢測儀中剔除低頻干擾噪聲；帶阻濾波器用作電渦流測振儀中的陷波器，等等。 　　用于頻譜分析裝置中的帶通濾波器，可根據(jù)中心頻率與帶寬之問的數(shù)值關(guān)系，分為兩種： 　　一種是帶寬B不隨中心頻率人而變化，稱為恒帶寬帶通濾波器，其中心頻率處在任何頻段上時，帶寬都相同； 　　另一種是帶寬B與中心頻率人的比值是不變的，稱為恒帶寬比帶通濾波器，其中心頻率越高，帶寬也越寬。 　　　聲表面波濾波器 　　聲表面波是指聲波在彈性體表面的傳播，這個波被稱為彈性聲表面波。聲表面波的傳播速度比電磁波的速度約小10萬倍。聲表面波濾波器是采用石英晶體、壓電陶瓷等壓電材料，利用其壓電效應(yīng)和聲表面波傳播的物理特性而制成的一種濾波專用器件，廣泛應(yīng)用于電視機(jī)及錄像機(jī)中頻電路中，以取代LC中頻濾波器，使圖像、聲音的質(zhì)量大大提高。 　　SAW 聲表濾波器、聲表諧振器，是在壓電基片材料表面產(chǎn)生并傳播、且其振幅隨深入基片本材料的深度增加而迅速減少的的彈性波。聲表面波(SAW)是傳播于壓電晶體表面的機(jī)械波，其聲速僅為電磁波速的十萬分之一，傳播衰耗很小。 　　SAW 聲表器件是在壓電基片上采用微電子工藝技術(shù)制作叉指形電聲換能器和反射器耦合器等，利用基片材料的壓電效應(yīng)，通過輸入叉指換能器(IDT)將電信號轉(zhuǎn)換成聲信號，并局限在基片表面?zhèn)鞑ィ�輸出IDT將聲信號恢復(fù)成電信號，實現(xiàn)電-聲-電的變換過程，完成電信號處理過程，獲得各種用途的電子器件。采用了先進(jìn)微電子加工技術(shù)制造的聲表面波器件，具有體積小、重量輕、可靠性高、一致性好、多功能以及設(shè)計靈活等優(yōu)點。 　　介質(zhì)濾波器 　　介質(zhì)濾波器利用介質(zhì)陶瓷材料的低損耗、高介電常數(shù)、頻率溫度系數(shù)和熱膨脹系數(shù)小、可承受高功率等特點設(shè)計制作的，由數(shù)個長型諧振器縱向多級串聯(lián)或并聯(lián)的梯形線路構(gòu)成。其特點是插入損耗小、耐功率性好、帶寬窄，特別適合CT1，CT2，900MHz，1.8GHz，2.4GHz，5.8GHz，便攜電話、汽車電話、無線耳機(jī)、無線麥克風(fēng)、無線電臺、無繩電話以及一體化收發(fā)雙工器等的級向耦合濾波。 [編輯本段]濾波器安裝注意事項 　　板上濾波器雖然對高頻的濾波效果不理想，但是如果應(yīng)用得當(dāng)，可以滿足大部分民用產(chǎn)品電磁兼容的要求。在使用時要注意以下事項： 　　 1、“干凈地”　　如果決定使用板上濾波器，在布線時就要注意在電纜端口處留出一塊“干凈地”，濾波器和連接器都安裝在“干凈地”上。通過前面的討論，可知信號地線上的干擾是十分嚴(yán)重的。如果直接將電纜的濾波電容連接到這種地線上，會造成嚴(yán)重的共模輻射問題。為了取得較好的濾波效果，必須準(zhǔn)備一塊干凈地。并與信號地只能在一點連接起來，這個流通點稱為“橋”，所有信號線都從橋上通過，以減小信號環(huán)路面積。 　　 2、濾波器要并排設(shè)置　　同一組電纜內(nèi)的所有導(dǎo)線的未濾波部分在—起，已濾波部分在一起。否則，一根導(dǎo)線的耒濾波部分會將另一根導(dǎo)線的已濾波部分重新污染9使電纜整體濾波失效。 　　 3、濾波器要盡量靠近電纜的端口　　波器與面板之間的導(dǎo)線的距離應(yīng)盡量短。必要時，使用金屬板遮擋一下，隔離近場干擾。 　　 4、濾波器與機(jī)箱的搭接　　安裝濾波器的干諍地要與金屬機(jī)箱可靠地搭接起來，如果機(jī)箱不是金屬的，就在線路板下方設(shè)置一塊較大的金屬板來作為濾波地。干凈地與金屬機(jī)箱之間的搭接要保證很低的射頻阻抗。如有必要，可以使用電磁密封襯墊搭接，增加搭接面積，減小射頻阻抗。 　　 5、濾波器接地線要短　　考慮到引腳的電感效應(yīng)，其重要性前面已討淪，濾波器的局部布線和設(shè)計線路板與機(jī)箱（金屬板）的連接結(jié)構(gòu)時要特別注意。 　　 6、濾波線與未濾波線分組　　在端口濾波的電纜和不濾波的電纜應(yīng)盡量遠(yuǎn)離，防止發(fā)生上述的耦合問題。

回答者：lovelydog5202016-03-31 00:00