模擬濾波器的應(yīng)用

模擬濾波器在測試系統(tǒng)或?qū)Ｓ?a target="_blank">儀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,如右圖（a）所示,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,如右圖（b）所示,其中心頻率越高,帶寬也越寬．??

（a）

（b）

?????? 一般情況下,為使濾波器在任意頻段都有良好的頻率分辨力,可采用恒帶寬帶通濾波器（如收音機的選頻）．所選帶寬越窄,則頻率分辨力越高,但這時為覆蓋所要檢測的整個頻率范調(diào),所需要的濾波器數(shù)量就很大．因此,在很多時候,恒帶寬帶通濾波器不一定做成固定中心頻率的,而是利用一個參考信號,使濾波器中心頻率跟隨參考信號的頻率而變化．在做信號頻譜分析的過程中,參考信號是由可作頻率掃描的信號發(fā)生器供給的．這種可變中心頻率的恒帶寬帶通濾波器被用于相關(guān)濾波和掃描跟蹤濾波中．

??????? 恒帶寬比帶通濾波器被用于倍頻程頻譜分析儀中,這是一種具有不同中心頻率的濾波器組,為使各個帶通濾波器組合起來后能覆蓋整個要分析的信號頻率范圍,其中心頻率與帶寬是按一定規(guī)律配置的。

??????? 假若任一個帶通濾波器的下截止頻率為f_c1,上截止頻率為f_c2,令f_c1與f_c2之間的關(guān)系為

f_c1=2ⁿf_c1

??????? ?式中n值稱為倍頻程數(shù),若n=1,稱為倍頻在濾波器;n=1／3,則稱為1／3倍頻程濾波器．濾波器的中心頻率f0取為幾何平均值,即：

???????? 根據(jù)上述兩式,可以得

???????? 則濾波器帶寬

???????? 如果用濾波器的品質(zhì)因數(shù)Q值來表示,則有

???????? 故若倍頻程濾波器,n=l,Q=1.41;n=1／3,Q=4.38;n=1／5,則Q=7.2．倍頻數(shù)n值越小,則Q值越大,表明濾波器分辨力越高．根據(jù)上述關(guān)系,就可確定出常用倍頻程濾波器的中心頻率f0和帶寬B值。?

???????? 為了使被分析信號的頻率成分不致丟失,帶通濾波器組的中心頻率是倍頻程關(guān)系,同時帶寬又需是鄰接式的,通常的做法是使前一個濾波器的一3dB上截止頻率與后一個濾波器的一3dB下截止頻率相一致,如圖6－24所示．這樣的一組濾波器將覆蓋整個頻率范圍,稱之為“鄰接式”的． 　

??????? 下圖表示了鄰接式倍頻程濾波器,方框內(nèi)數(shù)字表示各個帶通濾波器的中心頻率,被分析信號輸入后,輸入、輸出波段開關(guān)順序接通各濾波器,如果信號中有某帶通濾波器通頻帶內(nèi)的頻率成分,那么就可以在顯示、記錄儀器上觀測到這一頻率成分．