顾名思义,带通滤波器可以理解成为一个电子接口单元,这个单元可以将特定频率范围内的信号传输过去,而阻断这个频率范围以外的信号,达到选择性传输的目的。

1.带通滤波器作用

什么是带通滤波器

(图片来源于网络)

 

2.带通滤波器电路图

带通滤波器电路图

(图片来源于网络)

 

3.带通滤波器工作原理

带通滤波器英文名称为band-pass filter,它是一个允许特定频段的波通过同时屏蔽其他频段的设备,比如RLC振荡回路其实就是一个模拟的带通滤波器。理想的带通滤波器应该有一个完全平坦的通带,在通带内没有放大或者衰减的情况,并且在通带之外所有的频率都被完全的衰减掉,另外,通带外的转换在极小的频率范围完成。

 

带通滤波器工作原理就是指它们在规定频率范围内通过,主要有两种情况:第一种是高通滤波器+低通滤波器组成的带通滤波器,另外一种是高阻滤波器+低阻滤波器所组成的带通滤波器。

 

我们以600Hz-5KHz的带通滤波器为例进行介绍。首先要做一个600Hz的高通滤波器,再做一个5KHz的低通滤波器,让通过的频率在高通滤波器中滤掉600Hz以下的频率,然后经过低通滤波器滤波器滤掉5KHz以上的频率,剩下的就是600Hz-5KHz的频率的了。如果利用高阻滤波器+低阻滤波器的原理也是这样的。

 

一个理想的带通滤波器应该有一个完全平坦的通带,在通带内没有放大或者衰减,并且在通带之外所有频率都被完全衰减掉,另外,通带外的转换在极小的频率范围完成。

 

实际上,并不存在理想的带通滤波器。滤波器并不能够将期望频率范围外的所有频率完全衰减掉,尤其是在所要的通带外还有一个被衰减但是没有被隔离的范围。这通常称为滤波器的滚降现象,并且使用每十倍频的衰减幅度的dB数来表示。通常,滤波器的设计尽量保证滚降范围越窄越好,这样滤波器的性能就与设计更加接近。然而,随着滚降范围越来越小,通带就变得不再平坦,开始出现“波纹”。这种现象在通带的边缘处尤其明显,这种效应称为吉布斯现象。

 

除了电子学和信号处理领域之外,带通滤波器应用的一个例子是在大气科学领域,很常见的例子是使用带通滤波器过滤最近3到10天时间范围内的天气数据,这样在数据域中就只保留了作为扰动的气旋。

 

在频带较低的剪切频率f1和较高的剪切频率f2之间是共振频率,这里滤波器的增益最大,滤波器的带宽就是f2和f1之间的差值。