[其他]同頻濾波器

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 85104174
• 申請(qǐng)日: 1985-05-24
• 公開（公告）號(hào): CN1004601B
• 公開（公告）日: 1989-06-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 夏敖敖
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 夏敖敖
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明屬頻率選擇類帶通濾波器。單級(jí)同頻濾波器中心頻率即為開關(guān)頻率，激勵(lì)開關(guān)方波占空系數(shù)０．５，相位按π／２↑［Ｎ＋１］遞增，開關(guān)數(shù)２^Ｎ＋２。如圖示。總噪聲帶寬１／４ＢＣ·π／９６比同步積分器小０．２倍。輸出失真諧波為（２^Ｎ＋２·Ｋ±１）次，相對(duì)幅度１／２^Ｎ＋２·Ｋ±１。只有奇次諧波通帶，Ｌ次諧波通帶相對(duì)幅度１／Ｌ²，ｎ極極聯(lián)后為１／Ｌ^２ｎ。可直接插入模擬電路。Ｑ值可高于機(jī)械濾波器。控制更簡便靈活，對(duì)微弱信號(hào)檢測(cè)，聲頻、低頻頻譜儀，活路濾波及作為三角波匹配濾波器，動(dòng)態(tài)濾波器，跟蹤帶通濾波器等帶來可觀的改進(jìn)。

目錄

（一）總論

（二）同頻濾波器的原理，結(jié)構(gòu)及綜合

（1）同頻濾波器的原理、結(jié)構(gòu)及一實(shí)施方案

（2）同頻濾波器綜合設(shè)計(jì)各類帶通濾波器

（3）單元I實(shí)驗(yàn)

（三）應(yīng)用例：在微弱信號(hào)檢測(cè)儀方面的應(yīng)用

（四）結(jié)語

（一）總論

本發(fā)明同頻濾波器屬基本電路濾波器類。

同頻濾波器是在同步積分器基礎(chǔ)上發(fā)展演變而來的。它具有在基波上與同步積分器、相關(guān)器相同的等效噪聲帶寬，而它的總噪聲帶寬比同步積分器及用方波激勵(lì)的相關(guān)器的總噪聲帶還要小0.2倍（1）。

本發(fā)明同頻濾波器與同步積分器、相關(guān)器本質(zhì)不同的是：同頻濾波器是屬于在頻域內(nèi)具有通過“窗”的頻率選擇濾波器，而同步積分器、相關(guān)器則只能作為信息選擇類的“匹配濾波器”作介調(diào)用。因此同頻濾波器可以進(jìn)行各類帶通濾波器的綜合設(shè)計(jì)。

目前，所有帶采樣形式的濾波器如數(shù)字濾波器、SCE濾波器、CCD濾波器等均受取樣定理支配。所處理的信號(hào)頻率要低于尼奎斯特（NYquist）頻率。帶有運(yùn)放的如SCF，由于采樣頻率要高出信號(hào)頻率許多倍，因此運(yùn)放上限頻率限制了它們?cè)诟哳l方面的運(yùn)用。（2）另外，為防止混疊現(xiàn)象勢(shì)必前后帶低通濾波器、一般數(shù)字濾波器還要有A/D、D/A轉(zhuǎn)換器，而同頻濾波器不受尼奎斯特頻率限制，處理的信號(hào)頻率與激勵(lì)頻率（鐘頻）相等（這就是同頻濾波器名稱的來源）。所以它可處理的頻率比SCF等高幾倍。同頻濾波器一方面具有上述幾種帶采樣形式的濾波器一樣的靈活性，可控性，另一方面，它在性能上比目前所有帶采樣形式濾波器更接近模擬帶通濾波器，帶外抑制包括各奇次諧波處）本身就可做得很大，同時(shí)輸出正弦波信號(hào)失真很小，因此可以直接插入模擬電路作為可控的帶通濾波器代替不可控的模擬帶通濾波器（如LC，機(jī)械濾波器、RC有源濾波器等）。

作為可控的窄帶濾波器在1G以上有YIG濾波器，在聲頻、低頻段性能良好的Q值超過1000的可控窄帶濾波器仍是空白。目前，多采用可變電導(dǎo)、電納RC有源濾波器及SCF。（3）均從RC有源濾波器演變而來的，而RC有源濾波器Q值在不考慮穩(wěn)定性等其他性能條件時(shí)理論極限為1000，而同頻濾波器Q值很容易超過1000，高則可超過10000（高于中心頻率不可控的機(jī)械濾波器）。（4）

在Q值方面與本發(fā)明同頻濾波器相當(dāng)?shù)挠胁⒙?lián)開關(guān)型N分路濾波器（5，6）（見圖1）。但N分路濾波器有一個(gè)重大的缺點(diǎn)：如要求輸出的正弦信號(hào)失真少（諧波次數(shù)高）。則分路數(shù)N越大越好，但N越大，諧波通帶就越多，對(duì)輸入的各諧波衰減越小，或者說總噪聲帶寬就越大，所以N分路濾波器本身在抑制不需要的高次諧波能力上與輸出信號(hào)的失真度上這兩方面是相矛盾的。本發(fā)明同頻濾波器卻正好在這兩方面是一致的。即隨2ⁿ⁺²（開關(guān)數(shù)）增大，總噪聲帶寬越小，輸出信號(hào)失真越小，即失真諧波次數(shù)越高并且幅度越小。即使N分路濾波器取最小N＝3其總噪聲帶寬比同頻濾波器還大多。

當(dāng)同頻濾波器級(jí)聯(lián)后，隨級(jí)聯(lián)數(shù)的增加諧波通帶幅度可減小到忽略的程度，性能上更接近模似帶通濾波器。這使同頻濾波器綜合后性能更好。單級(jí)的同頻濾波器在RC取得較大時(shí)，可作為三角波匹配濾波器。