Фильтр крутизны: Бессель (линейная фаза), Баттерворт (без пульсаций), Чебышев (с пульсациями), эл...

Плейлист «Проектирование фильтров».

   • Filter Design #1. Understand Why we Need M...  

Для доступа к материалам этой презентации требуется подписка: Мне нужен презентационный материал Material PPT.
Отправил(а) мне письмо на адрес [email protected]
Если вам нужен весь плейлист, отправьте мне письмо, и мы обсудим.
Дайте мне немного времени, чтобы ответить. Спасибо.

Проектирование фильтров с пологим/крутым скатом (пульсация): сравнение фильтров Бесселя, Баттерворта, Чебышева и эллиптических.
Крутизна фильтра: Бессель (фазовый), Баттерворт (крутой без пульсаций), Чебышев (пульсация), эллиптический (самый крутой).

Многие типы фильтров носят имена создателей. Распространенные фильтры: 1) Баттерворта, 2) Чебышева, 3) эллиптического типа, 4) Бесселя и т. д.
Каждый тип конструкции фильтра имеет свои сильные стороны в зависимости от области применения.

Конструкция фильтра (Бесселя)
Характеристики
Фильтр Бесселя имеет самую плавную характеристику (крутизну) из всей группы.
У него нет резкой срезки, но он обеспечивает превосходный фазовый сдвиг (задержку).
Фильтр Бесселя требует большего количества каскадов (большинства компонентов); однако он обладает отличными характеристиками, такими как низкая чувствительность к допускам компонентов и превосходная реакция на скачок (вход).
Преимущества: Лучшая реакция на скачок — очень мало выбросов или звона;
Плавный спад;
Отсутствие пульсаций;
Наименьшее время задержки;

Недостатки: Очень медленная скорость спада;

Конструкция фильтра (Баттерворта)
Характеристики: Фильтр средней добротности. Начальная крутизна затухания не так хороша.
Фильтр Баттерворта обычно называют «максимально плоским», поскольку его характеристика в полосе пропускания обеспечивает максимально крутой спад, не вызывая пульсаций в полосе пропускания.

Конструкции, требующие максимально плоской амплитудно-частотной характеристики.

Линейность фазовой характеристики выше, чем у фильтра Чебышева, но не у фильтра Бесселя.
Скорость изменения фазового сдвига происходит вблизи частот среза, что приводит к искажению сигнала, если входной сигнал содержит спектральные компоненты, близкие к частотам среза.
Возможное решение: разработать полосу пропускания на 20% шире необходимого (что не всегда осуществимо).

Не рекомендуется для режекторных фильтров, поскольку такие фильтры обычно требуют гораздо более крутых скатов, чем может обеспечить фильтр Баттерворта.
Порядок фильтра равен количеству частотно-чувствительных компонентов (L и C).

Преимущества:
Разумная скорость спада для фильтра высокого порядка. Плавная и достаточно плоская АЧХ в полосе пропускания и полосе задерживания.
Простота сборки и настройки. LC-фильтру требуется лишь низкая добротность (добротность 15).
Достаточно плавный фазовый сдвиг и постоянная временная задержка вне частоты среза.

Недостатки
Фильтр с крутой срезкой требует высокого порядка и, следовательно, большого количества компонентов.
Амплитудная характеристика фильтра на самом деле не плоская в полосе пропускания, особенно вблизи среза.
Невозможно изменить форму амплитудной характеристики после выбора порядка фильтра.

Конструкция фильтра (Чебышев)
Характеристики
Фильтр Чебышева известен своей пульсирующей характеристикой. Эта пульсирующая характеристика может быть спроектирована так, чтобы присутствовать как в полосе пропускания (Чебышев тип 1), так и в полосе задерживания (Чебышев тип 2). Амплитуда пульсаций прямо пропорциональна крутизне спада. То есть, если вам нужна более крутая характеристика, вы увидите большую пульсацию.
Разработчик может «контролировать» форму амплитудной характеристики фильтра, в отличие от схемы Баттерворта, которая полностью определяется порядком фильтра. т.е. компромисс между коэффициентом крутизны и пульсациями в полосе пропускания.
Фильтры Чебышева четного порядка не имеют потерь 0 дБ на нулевой частоте, поэтому не могут быть спроектированы для равных значений Rs и RL. Поэтому фильтры (четного порядка) обычно не используются.
Фазовая характеристика фильтра Чебышева относительно нелинейна, что в конечном итоге негативно сказывается на демодуляторах, поскольку имеет тенденцию искажать импульсы из-за нелинейных задержек.
Фазовый сдвиг и групповая задержка не такие плавные (т.е. пульсации) по сравнению с фильтром Баттерворта.
Групповая задержка больше (из-за более высокой добротности), чем у фильтра Баттерворта того же порядка, особенно вблизи частоты среза. По этой причине частота среза выбирается выше для фильтра нижних частот и ниже для фильтра верхних частот.
Преимущество
Амплитудная характеристика может иметь более плоскую (но не более плавную пульсацию) характеристику в полосе пропускания и полосе задерживания.
Более крутой спад по сравнению с фильтром Баттерворта. Спад можно заменить на пульсации в полосе пропускания или в полосе задерживания (т.е. если пульсации в полосе пропускания больше, спад увеличивается).
Проще настраивать и дешевле в изготовлении благодаря меньшему требуемому порядку.
Нед...