CR · 频率响应
带通与带宽
谐振只清晰地挑出一个频率。实际上它通过其周围的窄带,而学会处理这条带有多窄,归结为一个数——品质因数 Q。
品质因数决定通带的宽度
滑动品质因数 Q,观察带通曲线如何变化。Q 越大,通带(阴影)越窄。把 Q 调到使半功率带宽 BW 达到目标 0.25。
品质因数 QQ = 1.0
带宽与品质因数
BW = ω_0/Q = 1.00
离目标很远
通带由半功率界定
带通取串联RLC中电阻两端为输出:在谐振频率 ω_0 处增益最大为1,向两侧下降。需要界定通带到哪里,惯例是增益为峰值 1/√2、即功率减半的两个频率。这两个边缘就是半功率(−3dB)频率,二者之间就是通带。
带宽是 BW = ω_0/Q
两个半功率频率之间的间隔就是带宽 BW。算出来,BW 正好等于谐振频率除以品质因数,BW = ω_0/Q。品质因数 Q 度量谐振的尖锐程度,所以 Q 大则峰高而窄、带宽窄;Q 小则峰低而宽、带宽宽。即 Q 与 BW 成反比。
用一个 Q 设计选择性
收音机或通信接收机必须挑出想要的一个频道、舍弃相邻频道。这需要与频道宽度相匹配的窄带宽,由 BW = ω_0/Q 反推所需的 Q。但 Q 提得太高,频带会过窄,连信号边缘的信息也被切掉,所以要在想通过的宽度与必须阻挡的宽度之间折中 Q。
观察BW = ω0/Q
带宽与 Q 成反比。
选择|H| = ? (−3dB)
半功率边缘是峰值的 1/√2。
填空Q = ω0 / ?
品质因数是谐振除以带宽。
自己来Q ×2 → BW ?
Q 加倍则带宽减半。
回到第一屏
提高品质因数 Q 时,带通的峰变高变陡,通带的阴影逐渐变窄,BW 达到 0.25 是在 Q = 4 处。峰的形状与所通过带的宽度被 BW = ω_0/Q 这一关系绑在一起。谐振发生在何处是 ω_0,而其周围通过的带有多窄,则由品质因数 Q 掌握。
带通滤波器只通过谐振频率 ω0 周围的一条带。带宽 BW 是增益为峰值 1/√2(半功率,−3dB)的两个频率之间的间隔,BW = ω0/Q。品质因数 Q 越大,带宽越窄、选择性越强。Q = ω0/BW,二者成反比。