巴特沃斯濾波器優(yōu)缺點(diǎn)分析

　　濾波器的作用顧名思義就是過(guò)濾掉不需要的信號(hào)，它可以將有用的信號(hào)與噪聲分離，提高信號(hào)的抗干擾性及信噪比，濾掉不感興趣的頻率成分等。巴特沃斯濾波器是三大原型模擬低通濾波器之一，今天小編要介紹的就是巴特沃斯濾波器。

　　巴特沃斯濾波器電路

　　一階巴特沃斯濾波器的衰減率為每倍頻6分貝，每十倍頻20分貝。二階巴特沃斯濾波器的衰減率為每倍頻12分貝、三階巴特沃斯濾波器的衰減率為每倍頻18分貝、如此類推。

　　巴特沃斯濾波器原理

　　巴特沃斯型濾波器在現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)的濾波器中，是最為有名的濾波器，由于它設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，性能方面又沒(méi)有明顯的缺點(diǎn)，又因它對(duì)構(gòu)成濾波器的元件Q值較低，因而易于制作且達(dá)到設(shè)計(jì)性能，因而得到了廣泛應(yīng)用。其中，巴特沃斯濾波器的特點(diǎn)是通頻帶的頻率響應(yīng)曲線最平滑。

　　濾波器的截止頻率的變換是通過(guò)先求出待設(shè)計(jì)濾波器的截止頻率與基準(zhǔn)濾波器的截止頻率的比值M，再用這個(gè)M去除濾波器中的所有元件值來(lái)實(shí)現(xiàn)的，其計(jì)算公式如下：M=待設(shè)計(jì)濾波器的截止頻率/基準(zhǔn)濾波器的截止頻率。

　　濾波器的特征阻抗的變換是通過(guò)先求出待設(shè)計(jì)濾波器的特征阻抗與基準(zhǔn)濾波器的特征阻抗的比值K，再用這個(gè)K去乘基準(zhǔn)濾波器中的所有電感元件值和用這個(gè)K去除基準(zhǔn)濾波器中的所有電容元件值來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

　　巴特沃斯低通濾波器簡(jiǎn)介

　　D0表示通帶的半徑，n表示的是巴特沃斯濾波器的次數(shù)。隨著次數(shù)的增加，振鈴現(xiàn)象會(huì)越來(lái)越明顯。

　　巴特沃斯低通濾波器原理圖

　　圖3二階巴特沃斯低通濾波器原理圖

　　基于以上對(duì)有源一階RC 低通濾波器、積分器以及兩者之間的區(qū)別于聯(lián)系的分析，在此給出階巴特沃斯低通濾波器的原理圖如下圖3 所示：

　　根據(jù)巴特沃斯-階低通濾波器的原理圖可知，在該濾波電路中R和C，構(gòu)成低通級(jí)，R3和G構(gòu)成積分環(huán)節(jié)，這兩級(jí)電路同時(shí)表現(xiàn)出低通特性。

　　巴特沃斯濾波器優(yōu)點(diǎn)

　　巴特沃斯濾波器的特點(diǎn)是通頻帶內(nèi)的頻率響應(yīng)曲線最大限度平坦，沒(méi)有起伏，而在阻頻帶則逐漸下降為零。在振幅的對(duì)數(shù)對(duì)角頻率的波得圖上，從某一邊界角頻率開(kāi)始，振幅隨著角頻率的增加而逐漸減少，趨向負(fù)無(wú)窮大。

　　一階巴特沃斯濾波器的衰減率為每倍頻6分貝，每十倍頻20分貝。二階巴特沃斯濾波器的衰減率為每倍頻12分貝，三階巴特沃斯濾波器的衰減率為每倍頻18分貝，如此類推。巴特沃斯濾波器的振幅對(duì)角頻率單調(diào)下降，并且也是唯一的無(wú)論階數(shù)、振幅對(duì)角頻率曲線都保持同樣的形狀的濾波器。只不過(guò)濾波器階數(shù)越高，在阻頻帶振幅衰減速度越快。其他濾波器高階的振幅對(duì)角頻率圖和低級(jí)數(shù)的振幅對(duì)角頻率有不同的形狀。

　　巴特沃斯濾波器缺點(diǎn)

　　巴特沃斯濾波器是濾波器的一種設(shè)計(jì)分類，類同于切比雪夫?yàn)V波器，它有高通，低通，帶通，高通，帶阻等多種濾波器。它在通頻帶內(nèi)外都有平穩(wěn)的幅頻特性，但有較長(zhǎng)的過(guò)渡帶，在過(guò)渡帶上很容易造成失真，小編在調(diào)用MATLAB里的巴特沃斯濾波器做仿真時(shí)，信號(hào)總會(huì)在第一個(gè)周期略微有些失真。但往后的幅頻特性就非常的好。

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