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带通滤波器的响应

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这个例子显示了如何计算一个简单的带通滤波器的时域响应。八个步骤计算一个简单的带通滤波器的时域响应,

  1. 使用经典的图像参数设计分配电感和电容值的带通滤波器。

  2. 使用电路,电容器,电感器的对象添加巴特沃斯函数编程方式构造一个电路。

  3. 使用setports函数定义电路作为2个网络。

  4. 使用sparameters2个网络的函数来提取的参数在一个宽的频率范围。

  5. 使用s2tf函数来计算电压传递函数从输入到输出。

  6. 使用理性的对象生成合理的适合捕捉理想的RC电路非常高的精确度。

  7. 使用randn为了创建一个函数来创建噪声嘈杂的输入电压波形。

  8. 使用timeresp函数来计算噪声输入电压的瞬态响应波形。

设计带通滤波器使用图像参数

图像参数设计是一个框架,用于分析计算的值串联和并联组件在被动的过滤器。图像参数的更多信息,请参阅“完整的无线设计”销w·塞尔麦格劳-希尔2008 p。331。

brf_bpf_fig1.PNG

图1:巴特沃斯带通滤波器建立了两个半。

为带通滤波器生成组件值3 dB截止频率较低的2.4 GHz和上层3 dB截止频率为2.5 GHz。

Ro = 50;f1C = 2400 e6;f2C = 2500 e6;Ls = (Ro /(π* (f2C - f1C))) / 2;% Ls1和Ls2c = 2 * (f2C - f1C) /(4 *π* Ro * f2C * f1C);% Cs1和Cs2Lp = 2 * Ro * (f2C - f1C) /(4 *π* f2C * f1C);% Lp1和Lp2Cp =(1 /(π* Ro * (f2C - f1C))) / 2;% Cp1和Cp2

通过编程构造电路

在构建电路之前使用电感器和电容器对象,电路中节点编号。这是图1所示。

brf_bpf_fig2.PNG

图2:节点数量添加到巴特沃斯带通滤波器。

创建一个电路对象和填充它电感器和电容器对象的使用添加函数。

电路=电路(“butterworthBPF”);添加(电路(3 - 2),电感器(Ls));% Ls1add(电路,3[4],电容器(Cs));% Cs1添加(电路4[5],电容器(Cs));% Cs2add(电路,5[6],电感器(Ls));% Ls2添加(电路(4 - 1),电容器(Cp));Cp1 %添加(电路(4 - 1),电感器(Lp));% Lp1添加(电路(4 - 1),电感器(Lp));% Lp2添加(电路(4 - 1),电容器(Cp));% Cp2

从2个网络中提取的参数

从电路中提取的参数对象,首先使用setports函数定义电路作为2个网络。

频率= linspace (2 e9 3 e9,101);

使用sparameters函数在感兴趣的频率提取的参数。

setports(电路、2 [1],[1]6)S = sparameters(电路、频率);

符合电路的传递函数有理函数

使用s2tf函数来生成一个参数对象的传递函数。

tfS = s2tf(年代);

使用理性的对象传递函数以适应数据有理函数。

适合=理性(频率、tfS);

验证合理合适的近似

使用freqresp函数来验证合理近似合理行为双方以外的频率范围。

widerFreqs = linspace (2 e8、5 e9, 1001);resp = freqresp(健康,widerFreqs);

阴谋想象合理的近似。rational适合安装频率范围以外的行为。

图semilogy(频率、abs (tfS)、widerFreqs、abs(职责)“——”,“线宽”(2)包含的频率(赫兹));ylabel (“级”);传奇(“数据”,“健康”);标题(“理性的”行为符合近似);

图包含一个坐标轴对象。坐标轴对象与标题合理近似,包含频率(赫兹),ylabel级包含2线类型的对象。这些对象表示数据,健康。

构建输入信号测试带通滤波器

为了测试带通滤波器,设计的图像参数技术,一个正弦信号在2.45 GHz从喧闹的输入信号中恢复过来。所产生的噪声输入信号的零均值随机噪声和输入信号拦截器在2.35 GHz。

构造一个输入和一个与8192个样本噪声输入信号。

fCenter = 2.45 e9;fBlocker = 2.35 e9;时间= 1 / fCenter;sampleTime = / 16时期;signalLen = 8192;t = (0: signalLen-1) * sampleTime;% 256期输入=罪(2 *π* fCenter * t);%清洁输入信号rng (“默认”)噪声= randn罪(大小(t)) +(2 *π* fBlocker * t);noisyInput =输入+噪声;%的输入信号

计算瞬态响应输入信号

使用timeresp函数计算状态方程的解析解。金宝搏官方网站

输出= timeresp(健康,noisyInput sampleTime);

视图输入信号,时域滤波器响应

画出输入信号、噪声输入信号和带通滤波器的输出在一个图窗口。

xmax = t(结束)/ 8;图次要情节(3、1、1)的阴谋(t,输入)轴([0 xmax -1.5 - 1.5])标题(“输入”次要情节(3、1、2)情节(t, noisyInput)轴([0 xmax地板(最低(noisyInput))装天花板(max (noisyInput))));标题(嘈杂的输入的);ylabel (的振幅(伏));次要情节(3、1,3)情节(t,输出)轴([0 xmax -1.5 - 1.5]);标题(滤波器输出的);包含(的时间(秒));

图包含3轴对象。坐标轴对象1标题输入包含一个类型的对象。坐标轴对象2标题噪声输入,ylabel振幅(伏特)包含一个类型的对象。坐标轴对象3标题过滤器输出,包含时间(sec)包含一个类型的对象。

视图输入信号,在频域滤波器响应

覆盖的输入和滤波器响应在频域解释了为什么过滤操作是成功的。拦截器信号在2.35 GHz和噪音明显减弱。

NFFT = 2 ^ nextpow2 (signalLen);% 2长度的y的力量Y = fft (noisyInput NFFT) / signalLen;samplingFreq = 1 / sampleTime;f = samplingFreq / 2 * linspace (0, 1, NFFT / 2 + 1) ';O = fft(输出,NFFT) / signalLen;图次要情节(2,1,1)情节(频率、abs (tfS),“b”,“线宽”2)轴([频率(1)频率(结束)0 1.1]);传奇(滤波器传递函数的);标题(带通滤波器的传递函数);ylabel (“级”);次要情节(2,1,2)情节(f, 2 * abs (Y (1: NFFT / 2 + 1)),‘g’f 2 * abs (O (1: NFFT / 2 + 1)),“r”,“线宽”2)轴([频率(1)频率(结束)0 1.1]);传奇(“输入+噪声”,“输出”);标题(“过滤特性和噪声输入谱。”);包含(的频率(赫兹));ylabel (的大小(伏));

图包含2轴对象。坐标轴对象1标题带通滤波器的传递函数,ylabel级包含一个类型的对象。这个对象表示滤波器传递函数。坐标轴对象2标题过滤器和嘈杂的输入谱特征。,xlabel Frequency (Hz), ylabel Magnitude (Volts) contains 2 objects of type line. These objects represent input+noise, output.

计算并显示该带通滤波器响应使用RFCKT对象,明白了带通滤波器响应使用RFCKT对象。

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