模拟滤波器的应用

模拟滤波器的应用

模拟滤波器在测试系统或专用仪器仪表中是一种常用的变换装置．例如：带通滤波器用作频谱分析仪中的选频装置;低通滤波器用作数字信号分析系统中的抗频混滤波;高通滤波器被用于声发射检测仪中剔除低频干扰噪声;带阻滤波器用作电涡流测振仪中的陷波器,等等　

        用于频谱分析装置中的带通滤波器,可根据中心频率与带宽之问的数值关系,分为两种：

        一种是带宽B不随中心频率人而变化,称为恒带宽带通滤波器,如右图（a）所示,其中心频率处在任何频段上时,带宽都相同;

        另一种是带宽B与中心频率人的比值是不变的,称为恒带宽比带通滤波器,如右图（b）所示,其中心频率越高,带宽也越宽．  

（a）

（b）

       一般情况下,为使滤波器在任意频段都有良好的频率分辨力,可采用恒带宽带通滤波器（如收音机的选频）．所选带宽越窄,则频率分辨力越高,但这时为覆盖所要检测的整个频率范调,所需要的滤波器数量就很大．因此,在很多时候,恒带宽带通滤波器不一定做成固定中心频率的,而是利用一个参考信号,使滤波器中心频率跟随参考信号的频率而变化．在做信号频谱分析的过程中,参考信号是由可作频率扫描的信号发生器供给的．这种可变中心频率的恒带宽带通滤波器被用于相关滤波和扫描跟踪滤波中．

        恒带宽比带通滤波器被用于倍频程频谱分析仪中,这是一种具有不同中心频率的滤波器组,为使各个带通滤波器组合起来后能覆盖整个要分析的信号频率范围,其中心频率与带宽是按一定规律配置的。

        假若任一个带通滤波器的下截止频率为f_c1,上截止频率为f_c2,令f_c1与f_c2之间的关系为

f_c1=2ⁿf_c1

         式中n值称为倍频程数,若n=1,称为倍频在滤波器;n=1／3,则称为1／3倍频程滤波器．滤波器的中心频率f0取为几何平均值,即：

         根据上述两式,可以得

         则滤波器带宽

         如果用滤波器的品质因数Q值来表示,则有

         故若倍频程滤波器,n=l,Q=1.41;n=1／3,Q=4.38;n=1／5,则Q=7.2．倍频数n值越小,则Q值越大,表明滤波器分辨力越高．根据上述关系,就可确定出常用倍频程滤波器的中心频率f0和带宽B值。 

         为了使被分析信号的频率成分不致丢失,带通滤波器组的中心频率是倍频程关系,同时带宽又需是邻接式的,通常的做法是使前一个滤波器的一3dB上截止频率与后一个滤波器的一3dB下截止频率相一致,如图6－24所示．这样的一组滤波器将覆盖整个频率范围,称之为“邻接式”的． 　

        下图表示了邻接式倍频程滤波器,方框内数字表示各个带通滤波器的中心频率,被分析信号输入后,输入、输出波段开关顺序接通各滤波器,如果信号中有某带通滤波器通频带内的频率成分,那么就可以在显示、记录仪器上观测到这一频率成分．