新闻 - 带通滤波器的特性

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制成。

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特定频率。一个简单的RC无源滤波器的截止频率（或称截止频率）可以通过一个与无极性电容串联的电阻来精确控制。根据它们的连接方式，我们可以得到低通滤波器或高通滤波器。

这类无源滤波器的一个简单用途是在音频放大器电路中，例如扬声器分频器或前置放大器音调控制电路。有时，我们需要只允许特定频率范围的信号通过，这些频率并非从 0Hz（直流）开始，也不是以某个高频点结束，而是位于某个特定的频率范围或频带内，该频带可以是窄的，也可以是宽的。

通过将一个低通滤波器电路与一个高通滤波器电路连接或“级联”，我们可以产生另一种无源RC滤波器，它允许特定范围（或称“频带”）的频率通过，而衰减该范围之外的所有频率。这种新型的无源滤波器结构构成了一种频率选择性滤波器，通常被称为带通滤波器（BPF）。

与只允许低频信号通过的低通滤波器或只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率范围内的信号通过，而不会使输入信号失真或引入额外的噪声。这个频率范围的宽度可以是任意的，通常被称为滤波器的带宽。

带宽通常定义为两个指定的截止频率点 (ƒc) 之间的频率范围，这两个截止频率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。

对于宽频带范围，我们可以简单地将“带宽”定义为低截止频率 (ƒcLOWER) 和高截止频率 (ƒcHIGHER) 之差。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。

理想的带通滤波器也可用于隔离或滤除特定频带内的特定频率，例如用于噪声消除。带通滤波器通常被称为二阶滤波器（双极点滤波器），因为其电路设计中包含两个无功元件——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。

上图所示的波特图或频率响应曲线展示了带通滤波器的特性。信号在低频时衰减，输出以每十倍频程 +20dB（每倍频程 6dB）的斜率递增，直至频率达到“下截止”点 ƒL。在该频率下，输出电压为输入信号值的 1/√2 = 70.7%，或为输入信号的 -3dB（20*log(VOUT/VIN)）。

输出以最大增益持续工作，直至达到“上限截止”点ƒH，此时输出以-20dB/十倍频程（6dB/倍频程）的速率下降，从而衰减任何高频信号。最大输出增益点通常是上下截止点之间两个-3dB值的几何平均值，称为“中心频率”或“谐振峰值”ƒr。该几何平均值的计算公式为ƒr² = ƒ(上限) × ƒ(下限)。

A带通滤波器由于其电路结构中包含“两个”无功元件，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°。输出信号的相位角在中心频率或谐振频率 ƒr 之前比输入信号的相位角超前 +90°，在 ƒr 点，输出信号的相位角变为“零度”（0°）或“同相”，然后随着输出频率的增加，输出信号的相位角变为比输入信号的相位角滞后 -90°。

带通滤波器的上限和下限截止频率点可以用与低通滤波器和高通滤波器相同的公式求得，例如。