基于FPGA的数字幅频均衡功率放大器 下载本文

滤波器中,把信号能够通过的频率范围,称为通频带或通带;反之,信号受到很大衰减或完全被抑制的频率范围称为阻带;通带和阻带之间的分界频率称为截止频率;理想滤波器在通带内的电压增益为常数,在阻带内的电压增益为零;实际滤波器的通带和阻带之间存在一定频率范围的过渡带。 2. 滤波器的分类

( 1)按所处理的信号分为模拟滤波器和数字滤波器两种。

( 2)按所通过信号的频段分为低通、高通、带通和带阻滤波器四种。

低通滤波器:允许信号中的低频或直流分量通过,抑制高频分量或干扰和噪声。 高通滤波器:允许信号中的高频分量通过,抑制低频或直流分量。

带通滤波器:允许一定频段的信号通过,抑制低于或高于该频段的信号、干扰和

噪声。

带阻滤波器:抑制一定频段内的信号,允许该频段以外的信号通过。

3.22 无源带阻滤波器的设计原理

带通滤波器可用如下方法得到:首先设计一个截止频率等于要求的带宽(20HZ-20KHZ)的低通滤波器,然后把每个元件谐调到需要的中心频率上。低通滤波器对直流的响应相当于带通滤波器对中心频率的响应。

带阻滤波器的设计是:首先吧归一化低通滤波器变化成高通网络,其截止频率等于要求的带宽,并且有需要的阻抗。而然后用带通滤波器同样的方法,把每个高通元件谐调在中心频率上。

这相当于用一个新的变量代替高通传递函数中的频率变量。新的变量由下式给出

f带阻?f0(ff?0) 3-7 f0f结果,高通滤波器对直流的响应变换成带阻网络对中心频率的响应。带阻滤波器的带宽响应效果等于高通滤波器的频率响应。当然,负频率仅有严格的理论意义,所以,只有相当于正频率的响应波形是可用的。和带通滤波器一样,响应曲线具有几何对称性。

设计步骤可以归纳如下:

1.使带阻滤波器技术指标归一化,并选择归一化低通滤波器,此滤波器要提供所需要的衰减,使陡度系数不超过求出的数值。

2.把归一化低通滤波器变换为归一化高通滤波器。然后,把高通滤波器标定到截止频率(他等于要求的带宽)和规定的阻抗值。

3.每个电感串联一个电容,每个电容并联一个电感。这样,使每个并联支路可调谐在中心频率上从而完成了设计工作。这种变换的电路支路归纳在下表中。

表3-1:高通到带阻的变换

高通支路 带阻结构 电路元件值 Ⅰ L= Ⅱ C= Ⅲ 1 2w0c1 2w0LC0?1 2w0L11 2w0C11 2w0L11 2w0C2 Ⅳ L0?C1? L2?3.23带阻网络的设计过程

1. 归一化低通滤波器电路图3-5中心频率在10khz,最大衰减大于10db,根据《电子滤波器设计手册》[阿瑟.B.威廉斯]中的12-13表,可设计电路

图3-5:归一化低通滤波器

图3-6:低通滤波器的频率响应曲线

2. 用电容代替电感,电感代替电容,而新的元件值为愿元件值的倒数。变换后的结构电路图3-7

图3-7:变换后的归一化高通滤波器

图3-8:高通滤波器的频率响应

电容被Z*FSF除,电感被Z/FSF乘,Z为输出电阻值600?,FSF(频率标度系数)为2?fC。频率和阻抗标度后的高通滤波器3-9

图3-9:频率和阻抗标度后的高通滤波器

图3-10:频率和阻抗标度后的高通滤波器的频率响应曲线

3. 为了使高通变成带阻,用并联电感使每个电容与电感谐振,而用串联电容,使每个电感与电容谐振。对于串联,调频电感由下式给出:

L?11??1.06mH 3-8 2w0C(2?*10*103)2*0.293*10?6并联电感谐振电容由下式决定:

C?1?1450pF 3-9 32(2?*10*10)*0.175最后滤波器如下电路图3-11所示。

图3-11:变换后的带阻滤波器