滤波器截止频率如何设置

　　什么是截止频率？

　　电子滤波器等信号传输通道中的诸如低通、高通、带通、带阻等频带特性都应用了截止频率的概念。截止频率有时被定义为电子滤波器的导通频带和截止频带的交点，例如电路标称输出信号减3分贝的位置的频率。在带阻滤波器中，截止频率则被定义在输出信号能量大幅上升（或大幅下降）、失去“阻止”（或失去“通过”）信号效果的位置。在波导管或者天线的例子中，截止频率通常包括上限频率和下限频率。

　　通带截止频率

　　通带截止频率是滤波器中的带通滤波器的截止频率。带通滤波器是只允许ƒ1——ƒ2间的频率成分通过，其他频率成分衰减为零。

　　低通滤波器的截止频率

　　无论是什么样的滤波器，一般都是指-3db的位置，也就是说从滤波器的通带的增益算起，下降-3db的位置。由于db的计算公式是20*log10（x），x为信号某一个频率上真正的幅值，所以稍加计算可得，-3db实际相当于频率增益下降到了原来的0.707，而不是一半。

　　对于低通滤波器，是低于某个频率为通带，高于某个频率为阻带。如果要输入9.5KHz～1.5KHz的方波，则9.5KHz～1.5KHz这些频率必须在通带之内，所以滤波器的截止频率要高于9.5KHz。

　　高通滤波器的截止频率

　　

　　上图所示为一个一阶的高通滤波器。它的截止频率由下式决定：

　　

　　当信号频率高于这个截止频率时，信号得以通过；当信号频率低于这个截止频率时，信号输出将被大幅衰减。这个截止频率即被定义为通带和阻带的界限。

　　低通滤波器是阻止大于截止频率的信号通过。高通滤波器是阻止小于截止频率的信号通过，二者组合就会得到带通滤波器。 其他的滤波器基本都是在 RC 基本滤波器的基础上衍生出来的。

　　带通滤波器的截止频率与通带宽度

　　

　　带通滤波器的振幅（功率）-频率关系曲线

　　上图所示的是一个带通滤波器的波德图。如图所示，fl和fr分别为低频、高频信号功率降低一半的点，即上下限截止频率，两个截止频率中间的频率范围称作“通带宽度”，通带中心的频率f0称作“中心频率”。通带范围内频率的信号可以通过，频率位于截止频率两侧的信号则大幅衰减。

　　滤波器的截止频率（F0 ）一般地是指幅度响应比通带低3 dB时的频率。对于切比雪夫滤波器， 有时可以定义为幅度响应降至通带以外时的频率。例如， 一个0.1 dB切比雪夫滤波器的F0 可以定义为响应下降》 0.1 dB 时的频率。 如果考察的是实际频率与截止频率之比，而不是实际频率 本身，则衰减曲线的形状（以及相位和延迟曲线，它们定 义着滤波器的时域响应）将是相同的。将滤波器归一化至 1 rad/s，则可开发出一种简单的滤波器设计和比较系统。 在此基础上，用截止频率对滤波器进行缩放，以确定实际滤波器的元件值。

　　滤波器的品质因数（Q）有时也表示为α，其中： 这通常称为阻尼比。请注意，有时使用ξ，其中：若Q 》 0.707，则滤波器响应中会有些峰值化现象。若Q 《 0.707，F0 处的滚降会稍大；斜率将更平坦些，滚降发生的 时间将提前。对于2极点低通滤波器的峰值化量与Q的关系如图1所示。

　　滤波器截止频率如何设置？

　　带通是让某一个范围的频率经过，滤除其他频率。

　　如高通滤波器+低通滤波器可组成带通滤波器。它大致分为模仿带通滤波器和数字带通滤波器。 模仿带通滤波器普通是用电路元件（如电阻、电容、电感）来构成我们所需求的频率特性电路。

　　模仿带通滤波器的原理是经过对电容、电阻和电感参数的配置，使得模仿滤波器对基波呈现很小的阻抗，而对谐波呈现很大的阻抗，这样当负载电流信号经过该模仿带通滤波器的时分就能够把基波信号提取出来。

　　目前，有些有源滤波器应用模仿电路完成带通滤波器检测负载电流的基波重量，并且在实践中得到了应用。 但是，模仿带通滤波器也有一些本身的缺陷。这是由于模仿滤波器的中心频率对电路元件（如电容，电阻，电感）的参数非常敏感，较难设计出适宜的参数，而且电路元件的参数会随外界环境的干扰发作变化，这会招致中心频率的偏移，影响滤波结果的精确性。

　　数字带通滤波器就是用软件来完成上面的滤波过程，能够很好地克制模仿滤波器的缺陷，数字带通滤波器的参数一旦肯定，就不会发作变化，只需电网的动摇频率在我们设计的范围之内，就能够比拟好地提取出基波重量。数字滤波器依据其类型能够分为IIR型和FIR型。PIR型只要零点，不容易像IIR型那样获得比拟好的通带与阻带特性．所以，在普通的设计当选用IIR型。IlR型又能够分红Butterworth型滤波器，Chebyshev I型滤波器，Chcbyshev Ⅱ型滤波器和椭圆型滤波器等。