新闻 - 带通滤波器的特点

无源带通滤波器可以通过将低通滤波器与高通滤波器连接在一起来实现

无源带通滤波器可用于隔离或滤除特定频带或频率范围内的某些频率。一个简单的 RC 无源滤波器中的截止频率或 ƒc 点可以通过仅使用一个电阻与一个无极性电容串联来精确控制，并且根据它们的连接方式，我们已经看到可以得到低通或高通滤波器。

这类无源滤波器的一个简单用途是用于音频放大器应用或电路，例如扬声器分频滤波器或前置放大器音调控制。有时需要仅通过特定范围的频率，这些频率并非始于 0Hz（直流），也并非止于某个高频点，而是位于某个特定范围或频带内，可以是窄带，也可以是宽带。

通过将单个低通滤波器电路与高通滤波器电路连接或“级联”，我们可以生成另一种类型的无源 RC 滤波器，该滤波器允许特定范围或“频带”（可以是窄带或宽带）的信号通过，同时衰减所有超出该范围的信号。这种新型无源滤波器结构可产生一种频率选择性滤波器，通常称为带通滤波器，简称 BPF。

与仅允许低频信号通过的低通滤波器和仅允许高频信号通过的高通滤波器不同，带通滤波器允许特定“频带”或“频率范围”内的信号通过，而不会扭曲输入信号或引入额外的噪声。该频带可以是任意宽度，通常称为滤波器带宽。

带宽通常定义为两个指定频率截止点（ƒc）之间的频率范围，这两个截止点比最大中心或谐振峰值低 3dB，同时衰减或削弱这两个点之外的其他频率。

对于分布较广的频率，我们可以简单地将“带宽”BW 定义为低截止频率 (ƒcLOWER) 和高截止频率 (ƒcHIGHER) 之间的差值。换句话说，BW = ƒH – ƒL。显然，为了使带通滤波器正常工作，低通滤波器的截止频率必须高于高通滤波器的截止频率。

“理想”带通滤波器也可用于隔离或滤除特定频带内的某些频率，例如用于噪声消除。带通滤波器通常被称为二阶滤波器（双极点），因为它们的电路设计中包含“两个”电抗元件——电容器。一个电容器位于低通电路中，另一个电容器位于高通电路中。

上面的波特图或频率响应曲线显示了带通滤波器的特性。信号在低频处衰减，输出以+20dB/十倍频程（6dB/倍频程）的斜率增加，直到频率达到“下截止”点ƒL。在此频率下，输出电压再次为输入信号值的1/√2 = 70.7%，或输入的-3dB（20*log(VOUT/VIN)）。

输出持续保持最大增益，直至达到“上限截止点”ƒH，此时输出以-20dB/十倍频程（6dB/八倍频程）的速率下降，衰减所有高频信号。最大输出增益点通常是上限截止点和下限截止点之间两个-3dB值的几何平均值，称为“中心频率”或“谐振峰值”ƒr。该几何平均值计算公式为ƒr 2 = ƒ(上限) x ƒ(下限)。

A带通滤波器由于其电路结构中包含“两个”电抗元件，因此被视为二阶（双极点）滤波器，其相位角将是之前所见的一阶滤波器的两倍，即180度。输出信号的相位角领先输入信号+90度，直至中心频率或谐振频率ƒr点，输出信号的相位角变为“零”度（0度）或“同相”，然后随着输出频率的增加，输出信号的相位角滞后输入信号-90度。

例如，可以使用与低通和高通滤波器相同的公式来找到带通滤波器的上限和下限截止频率点。