
【計】 low frequency filter
【計】 LF
filter; rejector
【化】 filter
低頻濾波器(Low-Frequency Filter)是一種允許低頻信號通過同時衰減高頻信號的電子電路裝置。其核心功能是從混合信號中提取目标頻段,常見于通信系統、音頻處理及電源設計等領域。以下是基于工程學科視角的權威解釋:
基礎定義
低頻濾波器在漢英詞典中對應"Low-pass filter"(LPF),其截止頻率(Cut-off Frequency)是劃分通帶與阻帶的分界點。根據國際電氣電子工程師學會(IEEE)标準,當信號頻率低于截止值時,濾波器衰減量小于3dB;高于截止值時,衰減量按每十倍頻程20dB(一階濾波器)或更高斜率遞增。
工作原理
典型RC低通濾波器由電阻(R)和電容(C)構成,其傳遞函數可表示為: $$ H(jomega) = frac{1}{1 + jomega RC} $$ 該公式源自麻省理工學院《電路與電子學》公開課程,描述了輸出信號與輸入信號的幅頻特性關系。
工程應用
巴特沃斯濾波器(Butterworth)具有最平坦通帶響應,切比雪夫濾波器(Chebyshev)在過渡帶具有更陡峭衰減,橢圓濾波器(Elliptic)則實現通帶與阻帶波紋平衡。這類分類标準已被寫入國際電工委員會IEC 60381規範。
低頻濾波器是信號處理中用于允許低頻信號通過,同時衰減或阻斷高頻信號的電子電路或算法。其核心功能是根據頻率差異對信號進行篩選,常用于降噪、信號提純等場景。以下從原理、類型、應用三方面詳細解釋:
工作原理 典型的一階RC低通濾波器由電阻(R)和電容(C)組成,截止頻率計算公式為: $$ f_c = frac{1}{2pi RC} $$ 當信號頻率低于$f_c$時,信號幾乎無衰減通過;頻率高于$f_c$時,信號幅度隨頻率升高呈線性下降,衰減斜率為-20dB/十倍頻程。
主要類型
典型應用
設計時需關注截止頻率、通帶紋波、阻帶衰減等參數。高階濾波器(如巴特沃斯、切比雪夫型)可提供更陡峭的過渡帶,但會增加相位失真。實際選擇需在性能與複雜度間權衡。
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