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濾波器中關(guān)于截止頻率的理解

發(fā)布時間:2019-03-25 責任編輯:wenwei

【導讀】在物理學和電機工程學中,一個系統(tǒng)的輸出信號的能量通常隨輸入信號的頻率發(fā)生變化(頻率響應)。截止頻率(英語:Cutoff frequency[1])是指一個系統(tǒng)的輸出信號能量開始大幅下降(在帶阻濾波器中為大幅上升)的邊界頻率。
 
概  述
 
電子濾波器等信號傳輸通道中的諸如低通、高通、帶通、帶阻等頻帶特性都應用了截止頻率的概念。截止頻率有時被定義為電子濾波器的導通頻帶和截止頻帶的交點,例如電路標稱輸出信號減3分貝的位置的頻率。在帶阻濾波器中,截止頻率則被定義在輸出信號能量大幅上升(或大幅下降)、失去“阻止”(或失去“通過”)信號效果的位置。在波導管或者天線的例子中,截止頻率通常包括上限頻率和下限頻率。
 
截止頻率的概念除了在電子工程有廣泛應用,截止頻率的概念還在等離子區(qū)振蕩中有所應用。
 
濾波器中關(guān)于截止頻率的理解
 
電 子 學
 
參見:波德圖及分貝
 
在電子學中,截止頻率是電路(例如導線、放大器、電子濾波器)輸出信號功率超出或低于傳導頻率時輸出信號功率的頻率。通常截止頻率時輸出功率為傳導頻率的一半,在波德圖上相當于為降低3分貝的位置所表示的功率,因為此時功率比例濾波器中關(guān)于截止頻率的理解傳到頻帶上的輸出功率。
 
濾波器中關(guān)于截止頻率的理解
 
低通濾波器的截止頻率
 
右圖所示為一個一階的低通濾波器。它的截止頻率由下式?jīng)Q定:
 
濾波器中關(guān)于截止頻率的理解
 
當信號頻率低于這個截止頻率時,信號得以通過;當信號頻率高于這個截止頻率時,信號輸出將被大幅衰減。這個截止頻率即被定義為通帶和阻帶的界限。
 
濾波器中關(guān)于截止頻率的理解
 
高通濾波器的截止頻率
 
右圖所示為一個一階的高通濾波器。它的截止頻率由下式?jīng)Q定:
 
濾波器中關(guān)于截止頻率的理解
 
當信號頻率高于這個截止頻率時,信號得以通過;當信號頻率低于這個截止頻率時,信號輸出將被大幅衰減。這個截止頻率即被定義為通帶和阻帶的界限。
 
濾波器中關(guān)于截止頻率的理解
 
帶通濾波器的截止頻率與通帶寬度
 
濾波器中關(guān)于截止頻率的理解
 
通帶范圍內(nèi)頻率的信號可以通過,頻率位于截止頻率兩側(cè)的信號則大幅衰減。
 
濾波器中關(guān)于截止頻率的理解
 
帶阻濾波器的截止頻率與通帶寬度
 
與帶通濾波器相反, 帶阻濾波器可以抑制、衰減指定頻率附近范圍的信號;而在其他頻率范圍的信號則可以順利通過。右圖是一個帶阻濾波器的波德圖。
 
與帶通濾波器有兩個截止頻率不同的是,帶阻濾波器只有一個截止頻率(圖中兩條凹線的交點處)。
 
濾波器中關(guān)于截止頻率的理解
 
 
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