是否有任何快速的方法来判断滤波器是高通、低通还是带通,仅通过查看 s 域中的传递函数?

电器工程 电路分析 筛选 信号处理
2022-02-02 22:02:05

如何快速确定给定滤波器的传递函数,如:\$ H(s)=\frac{k}{s^2+ks} \$ 或 \$H(s)=\frac{1}{s +k}\$, 是低通、高通还是带通?

3个回答

是的。s在接近零和s接近无穷大时评估函数。这将使您快速了解低通和高通滤波器。带通可能有点棘手,可能需要先进行一些分解,才能将其转换为对应用上述过程有意义的形式。

请记住,s 代表频率和整体方程增益。想想当 s 非常低甚至为 0 时会发生什么,然后当 s 接近无穷大时会发生什么。

在您的第二个示例中,在 s=0 时您得到 1/k,在 s=∞ 时您得到 0。因此这是一个低通滤波器。滤波器的滚降点是当 s=k 时。

第一个示例与分母中的另一个 s 相同。当 s=∞ 时,你仍然得到 0,但是当 s=0 时等式就崩溃了。这是因为从第二个示例添加的 1/s 表示积分器。

如果将函数 \$|H(j \omega)|\$ 绘制在 \$\omega\in[0,+\infty]\$ 上(\$j\$ 是虚数单位),则得到所谓的“波特图”(特别是幅度部分)。

一旦你有了绘图,就很容易辨别你手上有什么样的滤波器,因为绘图将在信号所在的频率区域显示增益 \$>1\$(即 \$0dB\$)可以通过

  • 低 [频率] 通滤波器将在低频区域中为 \$>1\$,图的左侧

  • 高 [频率] 通滤波器将在高频区域中为 \$>1\$,图的右侧

  • 带通滤波器将在中心部分为 \$>1\$,划定允许通过的频带。

重要的是要记住,“通过”定义是一种简化:您刚刚创建的图告诉您具有指定频率的信号在何时衰减 (\$<1\$) 或放大 (\$>1\$)过滤器作用于它。由于绘图永远不会完全为零(某些特定和有限场景除外),所有信号实际上都会通过滤波器,只是它们会被衰减到无法检测或相关的程度。

“阻尼足够”阈值是其他答案的评论中提到的 \$-3dB\$ (即增益 \$0.7\$)线。