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  • 具有带宽补偿的可调带阻滤波器
  • 与带通滤波器相反,带阻滤波器用来抑制某一频段内的信号,而让以外频段...带阻滤波器的中心频率f0和抑制带宽BW之间的关系为  式中,Q为品质因数fH为带阻滤波器的上限频率,fL为带阻滤波器的下限频率,其中fH>fL。
  • Matlab作为一种常用的大型工程软件,包括数值计算、程序设计、信号处理等多种功能,目前已成为辅助电路分析最为通用的软件之一。实际工作中,当对电路进行分析设计...1 带阻滤波器信号处理中,一般只允许一定频率范...

    Matlab作为一种常用的大型工程软件,包括数值计算、程序设计、信号处理等多种功能,目前已成为辅助电路分析最为通用的软件之一。实际工作中,当对电路进行分析设计时,会涉及到大量的计算,而这些计算十分繁冗。为此,可借助于Matlab本身自带的函数进行编程解决电路计算问题,同时将电路分析中频繁遇到的计算问题编写成函数,以提高电路分析的效率,取得了良好的效果。

    1 带阻滤波器信号处理中,一般只允许一定频率范围的信号通过,而实际信号频率的范围可能较大,这就需要使用带阻滤波器进行信号处理。

    带阻滤波器是指能通过大多数频率分量,但将一定范围的频率分量衰减到极低水平的滤波器,用来抑制一定频段内的信号。带阻滤波器可分为窄带滤波器和宽带阻滤波器。窄带阻滤波器一般用带通滤波器和减法器电路组合起来实现,窄带组滤波器通常用作单一频率的陷波,又称为陷波器。宽带阻滤波器通常用低通滤波器和高通滤波器求和实现。理想带阻滤波器在阻带内的增益为零。带阻滤波器的中心频率f0和抑制带宽BW之间的关系为

    20121023094907295.jpg

    式中,Q为品质因数。fH为带阻滤波器的上限频率。fL为带阻滤波器的下限频率,其中fH>fL。带宽BW越窄,品质因数Q越高。

    2 目标函数分析文中要实现的带阻滤波器函数如下

    20121023094909610.jpg

    20121023094914366.jpg

    对该函数进行分析,可以先分析典型的二阶带通滤波器,其形式如式(4)所示。通过适当的电路形式实现以上函数,且电路中各参数值在要求在标称值范围内将二者进行对比,可发现:当用1减去H(S)时,可得到所需的结构形式。其典型的电路形式如图1所示。

    20121023094914389.jpg    根据虚短虚段原理,可得到该电路图的节点电压方程组

    20121023094914337.jpg

    3 带阻滤波器的电路实现通过以上分析,带阻滤波器在电路的实现形式上,采用带通响应综合成带阻响应,即带通滤波器和减法器组成,得到带阻滤波器电路,其电路形式如图2所示。

    20121023094914633.jpg    将R1之前的带通滤波器输入看作一个整体,记为ud,则根据加法器电路原理有

    20121023094915657.jpg

    4 Matlab参数计算及寻优由上述分析可见,式(13)~式(16)包含7个未知变量,任意确定其中4个参数,该方程组为包含3个未知变量的非线性方程组,手工计算难度较大,且又要使得解析值为电阻或电容的标称值,更使计算量较大,重复性强。但运用Matlab的优化工具箱函数Solve,就能对其方便地求解,Slove函数用来对一般的代数方程,包括非线性和超越方程进行求解,且可以解出关于指定变量的解析方程,该函数相当于对矢量方程等式左边就目标值0,进行寻优求值。for循环语句可以完成重复寻优的工作。寻优的思想是将电阻和电容的标称值作为列表,输入Matlab程序中,每一参数进行寻优,使得每个参数均为标称值。程序流程如图3所示。

    20121023094915654.jpg    在Matlab环境下,编写m文件,实现参数计算以及寻优。

    20121023094915323.jpg

    以上计算机寻优计算,使电容值取定值,电阻值进行寻优,可得到多组解值,表1是在A、B、C都给定的条件下寻到的满足要求的结果,若还要缩小结果的可选范围,可再加入误差范围要求、品质因子等约束条件,使得可选范围缩小,同时还可加入如频谱分析等其他功能。

    5 结果分析对所需要设计的带阻滤波器的传递函数进行了Matlab仿真分析,对传递函数进行分析设计出相应的电路,并通过Matlab对该电路参数进行计算寻优后,应用PSpise电路仿真软件对该电路进行了仿真分析,并记录了实际电路测试的结果。现将3种结果绘制到同一张图上,其结果如图4所示,陷波频率Matlab仿真结果为9.55 Hz,电路Pspise仿真结果为9.568 Hz,实际电路中,由于电容带来的误差,使得实测值会有偏差,实测结果为9.48 Hz,误差度为0.7%,满足使用要求。

    20121023094924774.jpg

    6 结束语带阻滤波器在实际信号处理中应用广泛,而其参数的选取是个计算繁冗、重复性强的过程。文中根据已知带阻滤波器传函,设计相应的实现电路,该电路参数计算较为复杂,加之参数需符合标称值,更导致计算量大、繁琐,重复性强,但运用Matlab的计算功能,可以使问题简单化,且既使带阻滤波器的传函参数发生改变,也只需调整程序中相应的参数即可,使得电路设计过程大幅简化。

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  • 本文采用支线式结构设计了一种中等阻带带宽带阻滤波器,使用悬置带线结构获得较高的Q值,陡峭的边带过渡特性,该滤波器还具有低成本、易于加工的优点,满足工程应用的需要。
  • 1)一般而言,使用LC陷波器,带阻的宽度都比较窄,...2)如果使用下图的带阻滤波器,则其性能会比单个LC陷波器好!,带宽增加,而且对通带的频率影响减少; 如下图,M2,M3的回损都改善了,而阻带宽度增加; ...

    1)一般而言,使用LC陷波器,带阻的宽度都比较窄,而且较为影响周边频率的回损,如下图,M2,M3点的回损都比较差,且带宽较窄;

     

    2)如果使用下图的带阻滤波器,则其性能会比单个LC陷波器好!,带宽增加,而且对通带的频率影响减少; 如下图,M2,M3的回损都改善了,而阻带宽度增加;

     

     

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  • 具有规定的负群时延和带宽的吸收性带阻滤波器
  • 本文所提出的带阻滤波器单元大大改善了带阻滤波器的阻带衰减,扩展了带宽,具有良好的带外响应。由于时间有限没有对该结构的进行深层研究,我们在下阶段将对该结构产生高阻带衰减以及为何能将带宽展宽进行更深入的...
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    低通:低频通过
    高通:高频通过
    带通:一定频率范围通过
    带阻:阻止一定频率范围的信号

            带通滤波器工作原理:

          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。

            带阻滤波器工作原理:

          能通过大多数频率分量、但将某些范围的频率分量衰减到极低水平的滤波器,与带通滤波器的概念相对。其中点阻滤波器(notch filter)是一种特殊的带阻滤波器,它的阻带范围极小,有着很高的Q值(Q Factor)。

            陷波滤波器:

    陷波滤波器也用于去除周期噪声,虽然带阻滤波器也能可以去除周期噪声,但是带阻滤波器对噪声以外的成分也有衰减。而陷波滤波器主要对,某个点进行衰减,对其余的成分不损失。使用下图将更容易理解。

    带通滤波器和带阻滤波器的应用

      带通滤波器

      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。

      带阻滤波器

      带阻滤波器用以消除一个单一干扰频率。例如,当你住处离一个调频电台很近的话,你会发现信号会在这个波段占有很大一个区域,或者出现在这个波段的若干频率点上。虽然有可能是这个调频电台发射机需要修理,但更可能是你的接收器前端过载造成的。

    原文:http://www.elecfans.com/dianlutu/filter/20170504513200.html

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  • 带阻滤波器消除周期性噪声
    I=imread('pout.tif');
    [m,n]=size(I);
    J=I;
    for i=1:m
        for j=1:n
            J(i,j)=I(i,j)+20*sin(20*i)+20*sin(20*j);%增加周期性噪声
        end
    end
    IF=fftshift(fft2(I));
    JF=fftshift(fft2(J));
    IF=log(1+abs(IF));
    JF=log(1+abs(JF));
    figure(1)
    subplot(121)%显示频谱
    imshow(IF,[])
    subplot(122)
    imshow(JF,[])
    %高斯带阻滤波器构造
    fbrf=ones(m,n);
    for i=1:m
        for j=1:n
            fbrf(i,j)=1-exp(-0.5*(((i-m/2)^2+(j-n/2)^2-55^2)/(sqrt(i.^2+j.^2)*5))^2);%20为带阻中心,5为带宽
        end
    end
     H=fbrf;
    %频率域滤波
    f=fftshift(fft2(J));
    out=f.*H;%频率域滤波
    out=ifft2(ifftshift(out));
    out=abs(out);
    out=out/max(out(:));%归一化【0,1】
    figure(2)
    subplot(121)
    imshow(out,[]);
    subplot(122)
    imshow(J,[])

    这里写图片描述
    这里写图片描述
    可以看到,经过带阻滤波器处理,频谱中四个两点的影响已经较好的得到消除。

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  • matlab带阻滤波器设计

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空空如也

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带阻滤波器的带宽