通带截止频率和阻带截止频率的区别及计算方式
出处:网络整理 发布于:2025-05-15 16:52:05
在设计中,通带截止频率和阻带截止频率是关键参数,用于定义滤波器的特性。它们的区别及计算方式如下:
2. 计算方式
(1)模拟滤波器(以Butterworth为例)
通带截止频率(ωp):
通常指定为-3 dB衰减点(Butterworth滤波器)或其他容限(如-1 dB)。例如:,ωp=2πfp(弧度/秒)。
阻带截止频率(ωs):
指定为衰减达到设计要求的频率(如-40 dB)。例如:ωs=2πfs。
阶数计算:
N≥2log10(ωs/ωp)log10[(10Ap/10?1)(10As/10?1)]
根据通带和阻带衰减要求,滤波器阶数N可通过以下公式估算:其中:
Ap:通带衰减(dB),如Ap=3 dB。
As:阻带衰减(dB),如As=40 dB。
(2)数字滤波器(双线性变换法)
需先将数字频率(Ω)映射到模拟频率(ω):
ω=tan(2Ω),Ω=2πfsf其中fs为采样频率。通带和阻带频率需预畸变补偿非线性映射。
3. 设计示例
目标:设计一个低通滤波器,要求:
通带截止频率fp=1 kHz(-3 dB)。
阻带截止频率fs=2 kHz(-40 dB)。
采样频率fsample=10 kHz。
步骤:
归一化数字频率:
Ωp=2π10 kHz1 kHz=0.2π rad/sample,Ωs=0.4π rad/sample预畸变模拟频率:
ωp=tan(0.1π),ωs=tan(0.2π)计算阶数:
代入Butterworth公式计算N,选择整数阶数(如N=5)。
4. 关键点总结
通带截止频率:信号通过与衰减的边界。
阻带截止频率:信号被显著衰减的起点。
计算依赖:滤波器类型(Butterworth/Chebyshev等)、衰减指标、模拟/数字域转换方法。
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