电气EDA仿真软件在滤波器中的应用(6)
2.1.1 滤波器的主要特性参数
1 特征频率[8]
滤波器的频率参数主要有：a).通带截频 为通带与过渡带的边界点，在该点信号增益下降到一个人为规定的下限。b).阻带截频 为阻带与过渡带的边界点，在该点信号衰耗(增益的倒数)下降到一个人为规定的下限。c).转折频率 为信号功率衰减到 (约3dB)时的频率，在很多情况下，也常以 作为通带或阻带截频。d).当电路没有损耗时，固有频率 ，就是其谐振频率，复杂电路往往有多个固有频率。
2 增益与衰耗
滤波器在通带内的增益并非常数。a).对低通滤波器通带增益 一般指 时的增益；高通指 时的增益；低通则指中心频率以下的增益。b).对带阻滤波器，应给出阻带衰耗，衰耗定义为增益的倒数。c).通带增益变化量 指通带内各点增益的最大变化量，如果 以dB为单位，则指增益dB值的变化量。
3）阻尼系数与品质因数
阻尼系数 是表征滤波器对角频率为 信号的阻尼作用，是滤波器中表示能量衰耗的一项指标，它是与传递函数的极点实部大小相关的一项系数。它可由式（4-3）所示的传递函数的分母多项式系数求得:
(2-1)
的倒数 称为品质因数，是评价带通与带阻滤波器频率选择特性的一个重要指标，Q为：
(2-2)
式中的 为带通或带阻滤波器的3dB带宽， 为中心频率，在很多情况下中心频率与固有频率 相等。
4）灵敏度
滤波电路由许多元件构成，每个元件参数值的变化都会影响滤波器的性能。滤波器某一性能指标 对某一元件参数 变化的灵敏度记作 ，定义为：
(2-3)
灵敏度是滤波电路设计中的一个重要参数，可以用来分析元件实际值偏离设计值时，电路实际性能与设计性能的偏离；也可以用来估计在使用过程中元件参数值变化时，电路性能变化情况。该灵敏度与测量仪器或电路系统灵敏度不是一个概念，该灵敏度越小，标志着电路容错能力越强，稳定性也越高。
5）群时延函数
当滤波器幅频特性满足设计要求时，为保证输出信号失真度不超过允许范围，对其相频特性 也应提出一定要求。在滤波器设计中，常用群时延函数 评价信号经滤波后相位失真程度。 越接近常数，信号相位失真越小。
2.2 高通和低通滤波器的工作原理
2.2.1 高通滤波器的工作原理
高通滤波器[9]是一个使高频率比较容易通过而阻止低频率通过的系统，它的特性在时域及频域中可分别用冲激响应及频率响应描述。后者是用以频率为自变量的函数表示，一般情况下它是一个以复变量jω为自变量的的复变函数，以H(jω)表示。它的模│H(ω)│和幅角φ（ω）为角频率ω的函数，分别称为系统的“幅频响应”和“相频响应”，它分别代表激励源中不同频率的信号成分通过该系统时所遇到的幅度变化和相位变化。可以证明，系统的“频率响应”就是该系统“冲激响应”的傅里叶变换。当线性无源系统可以用一个N阶线性微分方程表示时，频率响应H（jω）为一个有理分式，它的分子和分母分别与微分方程的右边和左边相对应。