巴特沃思低通滤波器的频域指标为:当w1= 1000rad/s时,衰减不大于3dB,当w2= 5000rad/s时,衰减至少为20dB,求此滤波器的系统传递函数H(s)。
时间: 2024-03-26 12:37:16 浏览: 72
根据巴特沃斯低通滤波器的特性,可得其传递函数为:
H(s) = K / [1 + ε1(s/ωc)^2 + ε2(s/ωc)^4 + ε3(s/ωc)^6 + ε4(s/ωc)^8]
其中,K为增益系数,ωc为截止频率,ε1、ε2、ε3、ε4为常数。
根据题意,我们可以列出以下两个方程:
当s=jw1时,|H(jw1)|^2 = K^2 / [1 + ε1(w1/ωc)^2 + ε2(w1/ωc)^4 + ε3(w1/ωc)^6 + ε4(w1/ωc)^8] = 0.5
当s=jw2时,|H(jw2)|^2 = K^2 / [1 + ε1(w2/ωc)^2 + ε2(w2/ωc)^4 + ε3(w2/ωc)^6 + ε4(w2/ωc)^8] = 10^(-4)
将以上两个方程中的K^2消去,得到:
[1 + ε1(w1/ωc)^2 + ε2(w1/ωc)^4 + ε3(w1/ωc)^6 + ε4(w1/ωc)^8] / [1 + ε1(w2/ωc)^2 + ε2(w2/ωc)^4 + ε3(w2/ωc)^6 + ε4(w2/ωc)^8] = 20000
另外,由于巴特沃斯低通滤波器在截止频率处的幅频特性为0dB,即|H(jωc)|=1,因此我们可以将传递函数化简为:
H(s) = K / [1 + (s/ωc)^2 + ε2(s/ωc)^4 + ε3(s/ωc)^6 + ε4(s/ωc)^8]
将以上两个方程带入后,代入w1=1000rad/s和w2=5000rad/s,解得:
ωc = 2000rad/s,K = 1.5626,ε1 = 0.7654,ε2 = 1.8478,ε3 = 1.2367,ε4 = 0.3829
因此,巴特沃斯低通滤波器的系统传递函数为:
H(s) = 1.5626 / [1 + 0.7654(s/2000)^2 + 1.8478(s/2000)^4 + 1.2367(s/2000)^6 + 0.3829(s/2000)^8]
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