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滤波器的基本技术指标与设计方法

发布日期:2017-12-02 15:08:32 【关闭】
摘要:对于滤波器的幅频响应,通常把能通过的信号频率范围定义为通带,而把受阻或衰减的信 号频率范围称为阻带,通带和阻带之间的界限频率称为截止频率。对于理想的滤波器在通带内 具有零衰减的幅频响应,而在阻带内具有无限大的衰减,这种突变的衰减在物理上是不可实现 的,实际的滤波器通常在通带和阻带之间有一个过渡带,而且在通带内无法实现没有衰减,在 阻带内无法实现无限大衰减,通常有一个容限。图3.25给出了四种滤波器参数的含义。

   对于滤波器的幅频响应,通常把能通过的信号频率范围定义为通带,而把受阻或衰减的信号频率范围称为阻带,通带和阻带之间的界限频率称为截止频率。对于理想的滤波器在通带内具有零衰减的幅频响应,而在阻带内具有无限大的衰减,这种突变的衰减在物理上是不可实现的,实际的滤波器通常在通带和阻带之间有一个过渡带,而且在通带内无法实现没有衰减,在阻带内无法实现无限大衰减,通常有一个容限。图3.25给出了四种滤波器参数的含义。

gooxian-滤波器的技术要求及含义

   图中δ1 和δ2 分别为通带和阻带的容限,在设计时通常给出通带允许的最大衰减αp和阻带应达到的最小衰减αs。滤波器的衰减定义为

 

  

gooxian-滤波器公式

   FIR数字滤波器可以根据要求直接设计,但是对于模拟滤波器和IIR数字滤波器的设计都是基于模拟低通滤波器的基础上进行设计。模拟滤波器的设计流程如图3.26所示。

  

gooxian-模拟滤波器的设计流程

   其中有两个关键的设计步骤,一个就是原型变换,将其他类型的滤波器技术指标转换成模拟低通滤波器的技术指标;另外一个就是模拟低通滤波器设计。

  IIR滤波器通常借助模拟滤波器的设计方法来设计。因为在数字滤波器之前,模拟滤波器在设计、应用方面已经有了很长时间,形成了完善的设计理论,并有丰富的设计数据积累和设计表格 可 以 查 询,所 以 在 设 计 数 字 滤 波 器 时 借 助 模 拟 滤 波 器 的 设 计 方 法 是 比 较 经 济 的。图3.27是IIR数字滤波器的设计流程图。

 

gooxian-IIR数字滤波器的设计流程

     图中也有两个关键步骤,一个就是从数字域到模拟域的变换,这个变换实现了数字滤波器技术到模拟滤波器技术指标的转换,同样也实现了模拟滤波器系统函数到数字滤波器系统函数的转换;另外一个就是从模拟滤波器技术指标到相应的模拟滤波器的设计。

  

  

  

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