電源濾波器就是對(duì)電源線中特定頻率的頻點(diǎn)或該頻點(diǎn)以外的頻率進(jìn)行有效濾除的電器設(shè)備。電源濾波器的功能就是通過在電源線中接入電源濾波器,得到一個(gè)特定頻率的電源信號(hào),或消除一個(gè)特定頻率后的電源信號(hào)。
利用電源濾波器的這個(gè)特性,可以將通過電源濾波器后的一個(gè)方波群或復(fù)合噪波,變成一個(gè)特定頻率的正弦波。
模擬濾波器
模擬濾波器在測(cè)試系統(tǒng)或?qū)S脙x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(hào)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(cè)儀中剔除低頻干擾噪聲;帶阻濾波器用作電渦流測(cè)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,其中心頻率處在任何頻段上時(shí),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,其中心頻率越高,帶寬也越寬。
低通濾波器
低通濾波器是指車載功放中能夠讓低頻信號(hào)通過而不讓中、高頻信號(hào)通過的電路,其作用是濾去音頻信號(hào)中的中音和高音成分,增強(qiáng)低音成分以驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器的低音單元。由于車載功放大部分都是全頻段功放,通常采用AB類放大設(shè)計(jì),功率損耗比較大,所以濾除低頻段的信號(hào),只推動(dòng)中高頻揚(yáng)聲器是節(jié)省功率、保證音質(zhì)的最佳選擇。此外高通濾波器常常和低通濾波器成對(duì)出現(xiàn),不論哪一種,都是為了把一定的聲音頻率送到應(yīng)該去的單元。
低通濾波器是容許低于截止頻率的信號(hào)通過,但高于截止頻率的信號(hào)不能通過的電子濾波裝置。對(duì)于不同濾波器而言,每個(gè)頻率的信號(hào)的減弱程度不同。當(dāng)使用在音頻應(yīng)用時(shí),它有時(shí)被稱為高頻剪切濾波器, 或高音消除濾波器。
低通濾波器概念有許多不同的形式,其中包括電子線路(如音頻設(shè)備中使用的hiss濾波器、平滑數(shù)據(jù)的數(shù)字算法、音障(acoustic barriers)、圖像模糊處理等等,這兩個(gè)工具都通過剔除短期波動(dòng)、保留長(zhǎng)期發(fā)展趨勢(shì)提供了信號(hào)的平滑形式。
低通濾波器在信號(hào)處理中的作用等同于其它領(lǐng)域如金融領(lǐng)域中移動(dòng)平均數(shù)所起的作用;低通濾波器有很多種,其中,最通用的就是巴特沃斯濾波器。
帶通濾波器
1、帶通濾波器的工作原理:
一個(gè)理想的濾波器應(yīng)該有一個(gè)完全平坦的通帶,例如在通帶內(nèi)沒有增益或者衰減,并且在通帶之外所有頻率都被完全衰減掉,另外,通帶外的轉(zhuǎn)換在極小的頻率范圍完成。實(shí)際上,并不存在理想的帶通濾波器。濾波器并不能夠?qū)⑵谕l率范圍外的所有頻率完全衰減掉,尤其是在所要的通帶外還有一個(gè)被衰減但是沒有被隔離的范圍。這通常稱為濾波器的滾降現(xiàn)象,并且使用每十倍頻的衰減幅度dB來表示。通常,濾波器的設(shè)計(jì)盡量保證滾降范圍越窄越好,這樣濾波器的性能就與設(shè)計(jì)更加接近。然而,隨著滾降范圍越來越小,通帶就變得不再平坦—開始出現(xiàn)“波紋”。這種現(xiàn)象在通帶的邊緣處尤其明顯,這種效應(yīng)稱為吉布斯現(xiàn)象。
除了電子學(xué)和信號(hào)處理領(lǐng)域之外,帶通濾波器應(yīng)用的一個(gè)例子是在大氣科學(xué)領(lǐng)域,很常見的例子是使用帶通濾波器過濾3到10天時(shí)間范圍內(nèi)的天氣數(shù)據(jù),這樣在數(shù)據(jù)域中就只保留了作為擾動(dòng)的氣旋。
在頻帶較低的剪切頻率f1和較高的剪切頻率f2之間是共振頻率,這里濾波器的增益最大,濾波器的帶寬就是f2和f1之間的差值。
2、帶通濾波器的應(yīng)用區(qū)域:
許多音響裝置的頻譜分析器均使用此電路作為帶通濾波器,以選出各個(gè)不同頻段的信號(hào),在顯示上利用發(fā)光二極管點(diǎn)亮的多少來指示出信號(hào)幅度的大小。這種有源帶通濾波器的中心頻率 ,在中心頻率fo處的電壓增益Ao=B3/2B1,品質(zhì)因數(shù) ,3dB帶寬B=1/(п*R3*C)也可根據(jù)設(shè)計(jì)確定的Q、fo、Ao值,去求出帶通濾波器的各元件參數(shù)值。R1=Q/(2пfoAoC),R2=Q/((2Q2-Ao)*2пfoC),R3=2Q/(2пfoC)。上式中,當(dāng)fo=1KHz時(shí),C取0.01Uf。此電路亦可用于一般的選頻放大。 有源帶通濾波器電路,此電路亦可使用單電源,只需將運(yùn)放正輸入端偏置在1/2V+并將電阻R2下端接到運(yùn)放正輸入端既可。
數(shù)字濾波器
與模擬濾波器相對(duì)應(yīng),在離散系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用數(shù)字濾波器。它的作用是利用離散時(shí)間系統(tǒng)的特性對(duì)輸入信號(hào)波形或頻率進(jìn)行加工處理?;蛘哒f,把輸入信號(hào)變成一定的輸出信號(hào),從而達(dá)到改變信號(hào)頻譜的目的。數(shù)字濾波器一般可以用兩種方法來實(shí)現(xiàn):一種方法是用數(shù)字硬件裝配成一臺(tái)專門的設(shè)備,這種設(shè)備稱為數(shù)字信號(hào)處理機(jī);另一種方法就是直接利用通用計(jì)算機(jī),將所需要的運(yùn)算編成程序讓通用計(jì)算機(jī)來完成,即利用計(jì)算機(jī)軟件來實(shí)現(xiàn)。
聲表面波濾波器
聲表面波是指聲波在彈性體表面的傳播,這個(gè)波被稱為彈性聲表面波。聲表面波的傳播速度比電磁波的速度約小10萬(wàn)倍。聲表面波濾波器是采用石英晶體、壓電陶瓷等壓電材料,利用其壓電效應(yīng)和聲表面波傳播的物理特性而制成的一種濾波專用器件,廣泛應(yīng)用于電視機(jī)及錄像機(jī)中頻電路中,以取代LC中頻濾波器,使圖像、聲音的質(zhì)量大大提高。
SAW 聲表濾波器、聲表諧振器,是在壓電基片材料表面產(chǎn)生并傳播、且其振幅隨深入基片本材料的深度增加而迅速減少的的彈性波。聲表面波(SAW)是傳播于壓電晶體表面的機(jī)械波,其聲速僅為電磁波速的十萬(wàn)分之一,傳播衰耗很小。
SAW 聲表器件是在壓電基片上采用微電子工藝技術(shù)制作叉指形電聲換能器和反射器耦合器等,利用基片材料的壓電效應(yīng),通過輸入叉指換能器(IDT)將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成聲信號(hào),并局限在基片表面?zhèn)鞑?,輸出IDT將聲信號(hào)恢復(fù)成電信號(hào),實(shí)現(xiàn)電-聲-電的變換過程,完成電信號(hào)處理過程,獲得各種用途的電子器件。采用了先進(jìn)微電子加工技術(shù)制造的聲表面波器件,具有體積小、重量輕、可靠性高、一致性好、多功能以及設(shè)計(jì)靈活等優(yōu)點(diǎn)。
介質(zhì)濾波器
介質(zhì)濾波器利用介質(zhì)陶瓷材料的低損耗、高介電常數(shù)、頻率溫度系數(shù)和熱膨脹系數(shù)小、可承受高功率等特點(diǎn)設(shè)計(jì)制作的,由數(shù)個(gè)長(zhǎng)型諧振器縱向多級(jí)串聯(lián)或并聯(lián)的梯形線路構(gòu)成。其特點(diǎn)是插入損耗小、耐功率性好、帶寬窄,特別適合CT1,CT2,900MHz,1.8GHz,2.4GHz,5.8GHz,便攜電話、汽車電話、無線耳機(jī)、無線麥克風(fēng)、無線電臺(tái)、無繩電話以及一體化收發(fā)雙工器等的級(jí)向耦合濾波。
有源電力濾波器
有源電力濾波器是一種動(dòng)態(tài)抑制諧波和補(bǔ)償無功的電力電子裝置,它能對(duì)頻率和大小都變化的諧波和無功進(jìn)行補(bǔ)償,可以彌補(bǔ)無源濾波器的缺點(diǎn),獲得比無源濾波器更好的補(bǔ)償特性,是一種理想的補(bǔ)償諧波裝置。早在70年代,有源電力濾波器的基本原理和主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)就已被確定,但由于受當(dāng)時(shí)的技術(shù)條件限制,未能使有源電力濾波器得以實(shí)施。進(jìn)入80年代后,新型電力電子器件的出現(xiàn)、PWM控制技術(shù)的發(fā)展以及瞬時(shí)無功功率理論的提出,極大地促進(jìn)了有源電力濾波器技術(shù)的發(fā)展。國(guó)外已開始在工業(yè)和民用設(shè)備上廣泛使用有源電力濾波器,并且單機(jī)裝置的容量逐步提高,其應(yīng)用領(lǐng)域從補(bǔ)償用戶自身的諧波向改善整個(gè)電力系統(tǒng)供電質(zhì)量的方向發(fā)展。