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    濾波器中關于截止頻率的理解

    發布時間:2019-03-25 責任編輯:wenwei

    【導讀】在物理學和電機工程學中,一個系統的輸出信號的能量通常隨輸入信號的頻率發生變化(頻率響應)。截止頻率(英語:Cutoff frequency[1])是指一個系統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振蕩中有所應用。
     
    濾波器中關于截止頻率的理解
     
    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于截止頻率的理解傳到頻帶上的輸出功率。
     
    濾波器中關于截止頻率的理解
     
    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決定:
     
    濾波器中關于截止頻率的理解
     
    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決定:
     
    濾波器中關于截止頻率的理解
     
    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
     
    濾波器中關于截止頻率的理解
     
    通帶范圍內頻率的信號可以通過,頻率位于截止頻率兩側的信號則大幅衰減。
     
    濾波器中關于截止頻率的理解
     
    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)。
     
    濾波器中關于截止頻率的理解
     
     
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