模擬濾波器的應用

模擬濾波器在測試系統或專用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;低通濾波器用作數字信號分析系統中的抗頻混濾波;高通濾波器被用于聲發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,可根據中心頻率與帶寬之問的數值關系,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,所需要的濾波器數量就很大．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之間的關系為

f_c1=2ⁿf_c1

??????? ?式中n值稱為倍頻程數,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：

???????? 根據上述兩式,可以得

???????? 則濾波器帶寬

???????? 如果用濾波器的品質因數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n值越小,則Q值越大,表明濾波器分辨力越高．根據上述關系,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,方框內數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、輸出波段開關順序接通各濾波器,如果信號中有某帶通濾波器通頻帶內的頻率成分,那么就可以在顯示、記錄儀器上觀測到這一頻率成分．