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帶通濾波器
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帶通濾波器是一種可以通過一定範圍內的頻率信號,而阻止其他頻率信號通過的電子濾波器。它只允許一定範圍內的頻率信號通過,同時阻止低於和高於該範圍的頻率信號通過。大多數實際通道都具有帶通特性。因此必須透過調變來轉換低通訊息訊號的頻率,以便發射的通帶訊號的頻譜可以與頻道的帶通特性相符。
此條目沒有列出任何參考或來源。 (2022年4月3日) |
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帶通濾波器通常由帶阻濾波器和帶通濾波器組成。帶阻濾波器通過阻止一定範圍內的頻率信號,而允許其他頻率信號通過。帶通濾波器則相反,只允許一定範圍內的頻率信號通過,而阻止其他頻率信號通過。
一個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產生。
一個理想的濾波器應該有一個完全平坦的通帶,例如在通帶內沒有增益或者衰減,並且在通帶之外所有頻率都被完全衰減掉,另外,通帶外的轉換在極小的頻率範圍完成。實際上,並不存在理想的帶通濾波器。濾波器並不能夠將期望頻率範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被衰減但是沒有被隔離的範圍。這通常稱為濾波器的滾降現象,並且使用每十倍頻的衰減幅度dB來表示。通常,濾波器的設計儘量保證滾降範圍越窄越好,這樣濾波器的性能就與設計更加接近。然而,隨着滾降範圍越來越小,通帶就變得不再平坦—開始出現「波紋」。這種現象在通帶的邊緣處尤其明顯,這種效應稱為吉布斯現象(Gibbs phenomenon)。
除了電子學和信號處理領域之外,帶通濾波器應用的一個例子是在大氣科學領域,很常見的例子是使用帶通濾波器過濾最近3到10天時間範圍內的天氣數據,這樣在數據域中就只保留了作為擾動的氣旋。可以透過使用可變窄帶帶通濾波器來掃描感興趣的頻帶,並確定濾波器中帶頻率的能量,可用來測量功率訊號PSD或能量訊號ESD。
在頻帶較低的截止頻率fL和較高的截止頻率fH之間是共振頻率,這裡濾波器的插入損失最小,濾波器的帶寬就是fL和fH之間的差值。