帶通濾波器的頻率/幅頻特性曲線

帶通濾波器

帶通濾波器（band-pass filter）是一個(gè)允許特定頻段的波通過(guò)同時(shí)屏蔽其他頻段的設(shè)備。比如RLC振蕩回路就是一個(gè)模擬帶通濾波器。是指能通過(guò)某一頻率范圍內(nèi)的頻率分量、但將其他范圍的頻率分量衰減到極低水平的濾波器，與帶阻濾波器的概念相對(duì)。一個(gè)模擬帶通濾波器的例子是電阻-電感-電容電路（RLC circuit）。這些濾波器也可以用低通濾波器同高通濾波器組合來(lái)產(chǎn)生。

一個(gè)理想的帶通濾波器應(yīng)該有一個(gè)完全平坦的通帶，在通帶內(nèi)沒(méi)有放大或者衰減，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(méi)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的dB數(shù)來(lái)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(lái)越小，通帶就變得不再平坦，開(kāi)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(jiàn)的例子是使用帶通濾波器過(guò)濾最近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。

電路

帶通濾波器的頻率詳解

帶通是讓某一個(gè)范圍的頻率通過(guò)，濾除其余頻率。如高通濾波器+低通濾波器可組成帶通濾波器。它大體分為模擬帶通濾波器和數(shù)字帶通濾波器。模擬帶通濾波器一般是用電路元件（如電阻、電容、電感）來(lái)構(gòu)成我們所需要的頻率特性電路。

模擬帶通濾波器的原理是通過(guò)對(duì)電容、電阻和電感參數(shù)的配置，使得模擬濾波器對(duì)基波呈現(xiàn)很小的阻抗，而對(duì)諧波呈現(xiàn)很大的阻抗，這樣當(dāng)負(fù)載電流信號(hào)通過(guò)該模擬帶通濾波器的時(shí)候就可以把基波信號(hào)提取出來(lái)。目前，有些有源濾波器利用模擬電路實(shí)現(xiàn)帶通濾波器檢測(cè)負(fù)載電流的基波分量，并且在實(shí)際中得到了應(yīng)用。

但是，模擬帶通濾波器也有一些自身的缺點(diǎn)。這是由于模擬濾波器的中心頻率對(duì)電路元件（如電容，電阻，電感）的參數(shù)十分敏感，較難設(shè)計(jì)出合適的參數(shù)，而且電路元件的參數(shù)會(huì)隨外界環(huán)境的干擾發(fā)生變化，這會(huì)導(dǎo)致中心頻率的偏移，影響濾波結(jié)果的準(zhǔn)確性。

數(shù)字帶通濾波器就是用軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)上面的濾波過(guò)程，可以很好地克服模擬濾波器的缺點(diǎn)，數(shù)字帶通濾波器的參數(shù)一旦確定，就不會(huì)發(fā)生變化，只要電網(wǎng)的波動(dòng)頻率在我們?cè)O(shè)計(jì)的范圍之內(nèi)，就可以比較好地提取出基波分量。數(shù)字濾波器根據(jù)其類型可以分為IR型和FIR型。PIR型只有零點(diǎn)，不容易像IR型那樣取得比較好的通帶與阻帶特性。

帶通濾波器幅頻特性曲線

所以，在一般的設(shè)計(jì)中選用IR型。IR型又可以分成Butterworth型濾波器，Chebyshev 型濾波器，Chcbyshev I型濾波器和橢圓型濾波器等。

其實(shí)通常我們說(shuō)的帶通濾波就是要在規(guī)定頻率范圍內(nèi)通過(guò)，

1、高通濾波器+低通濾波器=帶通濾波器

2、高阻濾波器+低阻濾波器=帶通濾波器

比如：600H-----5KHZ的帶通濾波器

先做一個(gè)600HZ的高通濾波器，再做一個(gè)5KHZ的低通濾波器讓通過(guò)的頻率在高通濾波器中濾掉600HZ以下的頻率，然后經(jīng)過(guò)低通濾波器濾掉5KHZ以上的頻率剩下的就是600 H----- 5KH Z的頻率的了。高阻濾波器+低阻濾波器=帶通濾波器”的原理同理。
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