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电子滤波器分类

2018/06/19147 作者:佚名
导读: 无源滤波器(被动式滤波) 单极型最简单的线性滤波器的电子实现是电阻、电感和电容的组合。这些滤波器有RC、RL、LC和RLC等多种形式。所有这些类型的滤波器总称为无源滤波器,这是因为它们都不需外部电源供电。电感阻止高频讯号通过而允许低频讯号通过,电容的特性却相反。讯号能够通过电感的滤波器、或者通过电容连接到地的滤波器对於低频讯号的衰减要比高频信号小,称为低通滤波器。如果讯号通过电容、

无源滤波器(被动式滤波)

单极型

最简单的线性滤波器的电子实现是电阻、电感和电容的组合。这些滤波器有RC、RL、LC和RLC等多种形式。所有这些类型的滤波器总称为无源滤波器,这是因为它们都不需外部电源供电。

电感阻止高频讯号通过而允许低频讯号通过,电容的特性却相反。讯号能够通过电感的滤波器、或者通过电容连接到地的滤波器对於低频讯号的衰减要比高频信号小,称为低通滤波器。如果讯号通过电容、或者通过电感连接到地,那么滤波器对於高频讯号的衰减要比低频讯号小,称为高通滤波器。电阻自身没有频率选择的特性,但是加入到电感和电容一起决定电路的时间常数,因此也决定了相应的频率。

在大概超过 100 MHz 这样非常高的频率,有时电感由一个单环或者金属片组成,电容由相邻的金属片组成,它们称为 stubs。

多极型

二阶滤波器用Q因数来衡量。如果一个滤波器通过或者阻止的频率频宽与中心频率相比非常狭窄那么就说这个滤波器有很高的Q因数。Q 定义为中心频率/3dB频宽。

主动滤波器(主动式滤波)

主动滤波器使用无源和主动放大元件组成,运算放大器经常用於主动滤波器设计。主动滤波器能够不使用电感就实现高Q因子和谐振。但是,它们的频率上限受制於所用放大器的频宽。

Switchedcapacitor滤波器

较主动式滤波以 en:Switched capacitor 电路代替电阻。

数位滤波器

主条目:数位滤波器

数位讯号处理可以用於廉价地构建不同类型的滤波器。讯号经过取样、模数转换转变成数位流,经常使用运行在中央处理器或者特殊的数位讯号处理器的计算机程式而不是硬体演算法来计算输出的数位流,它的输出然后通过数模转换转变成讯号。在转换过程中可能会产生杂讯,但是对於许多有用的滤波器来说它们可以控制和限制的。由於涉及到取样,所以输入讯号必须限定在一定的频率,否则就会产生混叠。

电源滤波器

电源滤波器专用电容电源滤波器是指装设於交流电源侧的杂讯滤波器(Noise Filter),用来消除干扰杂讯的器件,将输入或输出经过过滤而得到纯净的交流电,可将内部杂讯控制於内部中,防止杂讯藉由电缆线传导到其他电器中。 。

其它滤波器技术

石英滤波器和压电技术

在二十世纪三十年代晚期,工程师发现如石英这样的坚硬材料制成的小型机械系统将会在从可听见的声音频率到几百兆赫兹的无线电频率发生声学谐振。

一些早期的谐振器是用钢制成的,但是很快石英就流行起来。石英的最大优点是它是压电式的,这就意味著石英振荡器可以直接将它们自身的运动转化成电子讯号。另外石英随温度变化的系数很小,这就是说石英振荡器能够在很大的温度变化范围内保持稳定的频率。

石英晶体滤波器的质量因数远远高於 LCR 滤波器。当需要更高的稳定性时,晶体和驱动电路能够放到一个「晶体箱」中控制温度变化。对於极窄频宽的滤波器,有时需要串列使用几个晶体。

工程师发现可以在石英晶体上蒸发金属成梳状从而可以将多个晶体叠加成一个元件,在这种机制下,「抽头(tapped)延时线」在声波滑过石英晶体表面时能够增强所要频率。抽头延时线已经成为多种实现高Q滤波器方法的一个通用机制。

表面声波滤波器

表面声波滤波器是经常用於无线电频率应用的机电设备,电子讯号在压电晶体中转化为机械波;这个波在通过晶体传播时发生延时;后面的电极将它转换成电讯号。延时的输出讯号组合在一起成为有限脉冲响应滤波器的一个直接的类比实现。这种混合滤波技术也见於类比取样滤波器中。

石榴石滤波器

主条目:石榴石滤波器

另外一种实现从 800MHz 到 5GHz 微波频率滤波的方法是使用一个钇和铁化合作用制造的单晶钇铁石榴石球(YIGF或者钇铁石榴石滤波器)。石榴石位於电晶体驱动的金属带上,一个小型的环形天线连到球体顶端。电磁场将会改变石榴石允许通过的频率。这种方法的一个优点是能够通过改变磁场强度在很宽的范围内调整频率。

原子滤波器

对於更高频率和更高精度要求,需要使用原子震动。原子钟使用铯激励器作为超高 Q 滤波器稳定主振荡器。另外一个用於带有微弱无线电讯号的高固定频率场合的方法是使用红宝石激励器 tapped 延时线。

*文章为作者独立观点,不代表造价通立场,除来源是“造价通”外。
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