[发明专利]一种改进型的五阶低通滤波器

说明书

技术领域

本发明属于电力电子技术领域，涉及一种改进型的五阶低通滤波器。

背景技术

光纤通讯以其频带宽、容量大、衰减小等优势给通信领域带来了革新，基于光纤的视频信号传输应用越来越广泛。传统的视频光端机对输入视频信号滤波的方法一般采用LC无源滤波，这种滤波方法存在的很大的缺点，即通带不够平坦，而且通带内各频率会产生较大的群延时差异。这些对输入视频信号的抗干扰能力较小，影响后续的传输与处理。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，在光端机的视频输入端设计一种改进型的五阶低通滤波器，适用于信号的处理，其特征再于：

该滤波器由二个二阶低通Butterworth滤波器、一个低通RC滤波器和一个运放单元串联构成；所述的信号经过二个二阶低通Butterworth滤波器输出的低通信号送给低通RC滤波器，最后再由运放单元将信号输出。

所述的运放单元采用了高速视频运放MAX4450，带宽为210MHz。

    所述的滤波器具有截止频率                                                为8.85 MHz，可以实现输入信号在11.5 MHz衰减为-12 dB，22 MHz时为-40 dB。

    所述的滤波器经过延时级即运放单元后其传递函数为：

     所述的延时级调整后通带内群延时差异减小到2 ns内。

本发明改进型的五阶低通滤波器的优点：

1.该滤波器通带平坦、阻带衰减大、群延时特性好；

2.滤波效果好，视频信号质量明显改变，毛刺减少，信号稳定。

附图说明

图1是未加延时级的五阶Butterworth滤波器的幅频特性图。

图2是未加延时级的五阶Butterworth滤波器的群延时特性图。

图3是加入延时级后的五阶Butterworth滤波器电路图。

图4是加入延时级后的五阶Butterworth滤波器幅频特性图。

图5是加入延时级后的五阶Butterworth滤波器群延时特性图。

图6是用示波器测得五阶Butterworth滤波器波后的视频信号。

具体实施方式

实施例

    下面结合附图及实施例对本发明进一步说明。

 （1）通过提高采样频率实现滤波器降阶

国际电信联盟的ITU-R.BT601标准中规定了视频输入信号抗混叠滤波器的参数，即滤波器截止频率为5.75 MHz，输入信号在6.75 MHz处的插损为12 dB。依照此参数设计Butterworth滤波器，计算其阶数为

                             (1)

单纯用模拟电路实现这种高阶滤波器很困难且体积大，然而对于抗混叠滤波器，可以通

过提高采样频率来提高滤波器的截止频率，从而达到降低阶数的目的。

通过OrCAD软件观察滤波器响应特性发现，采用五阶Sallen-Key结构截止频率为8.85 MHz的Butterworth低通滤波器可以实现输入信号在11.5 MHz衰减为-12 dB，22 MHz时为-40 dB，满足抗混叠滤波器对于频率的选择性要求。同时采用4倍过采样将采样频率调整至，即17.7 MHz。

五阶Butterworth滤波器是由2个二阶低通Butterworth滤波器和1个低通RC滤波器构成，二阶有源滤波器的传递函数为                    

                                  (2)

式中：为通带增益；，对分母进行归一化处理后得到二阶有源低通滤波器传函的标准形式

                                       (3)

式中：为滤波器的品质因数；为滤波器的截止频率；为频率比例因子。如果将二阶有源滤波器传递函数中的和分别取值1和1.414，即构成了１个二阶有源低通Butterworth滤波器。     

通过查找Butterworth滤波器参数表可得到五阶Butterworth滤波器各级的与值，根据通带增益为1以及截止频率为8.85 MHz可计算出反归一化的滤波器的传递函数，如

                (4)