信号处理教程 2011 24学时 第8章.pptVIP

第8章 模拟滤波器 8.1 滤波器的基本知识 8.2 定K型LC低通滤波器的设计方法 8.3 m推演型LC低通滤波器的设计方法 8.4 m推演型与定K型LC低通滤波器的组合设计 8.5 RC滤波器的设计方法 8.6 高通滤波器的设计方法 8.7 带通滤波器的设计方法 8.8 巴特沃斯(Butterworth)低通滤波器 8.9 切比雪夫(Chebyshev)低通滤波器 所谓滤波，就是根据有用信号与噪声的不同特性，消除或减弱噪声，提取有用信号的过程。而实现滤波功能的系统就称为滤波器。 滤波器实际上是一种能使信号的某一部分频率分量(有用信号的频率分量)比较顺利地通过，而信号另一部分频率分量(如噪声的频率分量)受到较大辐度衰减的装置。 把信号通过的频率范围称为滤波器的通带，把阻止信号通过的频率范围称为它的阻带。 8.1 滤波器的基本知识 8.1.1 滤波器的分类 8.1.2 信号通过线性系统不失真的条件 8.1.3 理想滤波器的幅频特性 8.1.4 实际滤波器的幅频特性 8.1.5 网络函数的归一化 8.1.6 几种常见的模拟滤波器 8.1.7 各种滤波器的频率适用范围 8.1.8 滤波器对白噪声的滤波效果 8.1.9 防混淆作用的低通滤波器 8.1.1 滤波器的分类 根据滤波器幅频特性的通带与阻带的范围: 低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器。 根据构成滤波器元件的性质: 无源滤波器: 仅由无源元件，如电阻、电容和电感等组成 有源滤波器: 含有有源器件，如运算放大器等。 根据滤波器所处理信号的性质: 模拟滤波器: 用于处理模拟信号(连续时间信号) 数字滤波器: 用于处理离散时间信号。 8.1.2 信号通过滤波器不失真的条件 无失真传输的时域条件是： 8.1.3 理想滤波器的幅频特性 理想低通滤波器 理想高通滤波器 理想带通滤波器 理想带阻滤波器 理想低通滤波器 使直流(?=0)到某一指定频率?1(截止频率)的分量无衰减的通过，而大于?1的频率分量全部衰减为零。 幅频特性如下图: 通带为(0, ?1), 阻带为(?1, ?) 理想高通滤波器 使高于某一频率?1的分量全部无衰减地通过，而小于?1的各分量全部衰减为零。 幅频特性如下图, 通带为(?1, ?), 阻带为(0, ?1) 理想带通滤波器 使某一指定频带(?1，?2)内的所有频率分量全部无衰减地通过，而使此频带以外的频率分量全部衰减为零。 幅频特性如下图, 通带为(?1, ?2), 低端阻带为(0, ?1)，高端阻带为(?2, ∞)。 理想带阻滤波器 使在某一指定频率内的所有频率分量全部衰减为零，不能通过，而此频带以外的频率分量全部无衰减在通过。 幅频特性如下图: 阻带为(?1，?2)，低端通带为(0，?1)，高端通带为(?2，∞)。 8.1.4 实际滤波器的幅频特性 理想滤波器所具有的矩形幅频特性不可能用实际元件实现。 实际滤波器幅频特性的通带与阻带之间没有明显的界限，是逐渐过渡的，这个过渡频带称为过渡带。 实际滤波器幅频特性的通带、阻带及过渡带的确切定义： 通带是指对于单位输入信号，输出幅度不小于某一规定的幅值H1的频率范围； 阻带是指输出幅度小于另一个规定幅值H2的频率范围。 8.1.4 实际滤波器的幅频特性 理想低通滤波器频率特性： 说明： A点 实际低通、高通、带通和带阻滤波器的幅频特性： 通带截止频率：前图中与幅值H1相对应的频率?C 阻带截止频率：与幅值H2相对应的频率?S 过渡带：?C与?S之间的频带 8.1.5 网络函数的归一化 在滤波器设计中均采用归一化方法，先行设计，然后再用反归一化方法计算实际元件的数值。 所谓归一化，实际上就是用一个参考数值去衡量某个参数，使所得的相对数值比较简单的过程。 在滤波器设计中，最基本的是频率归一化和阻抗归一化。 由归一化元件组成的滤波器叫归一化滤波器 8.1.6 几种常见的模拟滤波器 巴特沃斯滤波器 例: RLC网络实现的二阶低通滤波器 传递函数为： 若取 8.1.7 各种滤波器的频率适用范围 8.1.8 滤波器对白噪声的滤波效果 8.1.9 防混淆作用的低通滤波器 8.2 定K型LC低通滤波器的设计方法 现代设计法 基于映像参数的滤波器设计方法 利用归一化LPF设计滤波器步骤： 例:只变换归一化LPF的截止频率的定K型LPF：1kHz 例:归一化LPF的截止频率和特征阻抗都变换时设计的定K型LPF：特征阻抗50.0Ω，截止频率160.0kHz，2阶。 定K型归一化LPF的设计数据 8.3 m推演型LC低通滤波器的设计方法 例:试设计截止频率为100MHz、陷波频率为130MHz、特征阻抗为50Ω的m推演