【题目编号】MC1-0825
【题目】对于比较考究的接收机,其说明书中常常列出一项“通带矩形系数”或“通带形状系数” 指标,是用来描述:
【答案】A
[A]带通滤波器频率特性曲线两侧斜坡的陡峭程度
[B]矩形波信号通过滤波器后波形两侧的陡峭程度
[C]矩形波信号通过滤波器后谐波成分的损失程度
[D]带通晶体滤波器中石英晶体的切割方向和形状
考点速览
通带矩形系数(也叫通带形状系数)是接收机说明书中评价中频滤波器优劣的一项指标。名字里带“矩形”,形容的是理想带通滤波器那条方方正正的幅频特性曲线。题目问这项指标描述什么,四个选项分别指向滤波器的频率特性、矩形波通过后的波形、谐波成分的损失、石英晶体的切割方向,只有第一项落在频域特性上。答这类题的关键,是先弄清“矩形”修饰的是曲线的形状,不是信号波形的形状。
理想滤波器与实际滤波器的差别
理想带通滤波器的幅频特性像一个矩形:通带之内所有频率等量通过、衰减为零,一出通带立刻变成完全截止,两侧边沿垂直落下。实际滤波器做不到这一点。它的幅频曲线从通带向外是逐渐下降的斜坡,通带边缘带圆角,阻带衰减也需要经过一段频率才能达到足够深度。衡量一台滤波器的曲线“有多接近矩形”,就需要一个把陡峭程度换算成数字的办法。
矩形系数用两个带宽相比得出
做法是取两个不同的衰减深度,分别测出对应的带宽,再相比。常见写法是六十贝衰减带宽与六贝衰减带宽之比:在曲线两侧各找六贝点确定一个带宽,再各找六十贝点确定一个更宽的带宽,后者除以前者。比值越小,说明从六贝掉到六十贝只用了很窄的一段频率,曲线两侧越陡、越接近矩形;比值越大,边沿越平缓,通带外的衰减爬升越慢。
不同厂家可能取四十贝或三十贝作深衰减参考,比较时必须看清说明书标注的衰减深度是否一致,否则两组数据没有可比性。同一个滤波器用三十贝算出来的比值,一定比用六十贝算出来的小,数字好看并不代表性能更好。
还有两个测量前提常被忽略。一是带宽模式,六贝带宽本来就是这个滤波器标称带宽的定义方式,脱离“在哪种带宽档位下测”谈比值没有意义;二是测量温度与信号电平,晶体滤波器的频率与带宽随温度会小幅漂移,用小信号测得的曲线与强信号下的曲线也可能不同。说明书给出的数字都是特定条件下的结果,横向比较前先确认条件一致。
逐项辨析
选项 A 正确:这项指标说的是带通滤波器幅频曲线的两个侧壁有多陡,用两个衰减深度对应带宽之比来表示,比值接近一说明曲线接近理想矩形,这就是它的定义。
选项 B 错误:矩形波通过滤波器后边沿是否变陡,属于时域波形的变化。滤波器对矩形波的上升沿与下降沿起平滑作用,边沿只会变缓;而矩形系数描述的是频域曲线的形状,两者观察的对象根本不同。
选项 C 错误:矩形波含有丰富的奇次谐波,通过带通滤波器时通带外的谐波被衰减,这是滤波器的正常作用。但“谐波损失多少”与通带形状系数这项指标无关,它并不是用来衡量谐波的参数。
选项 D 错误:晶体的切型与几何尺寸决定谐振频率、温度特性与等效参数,属于滤波器所用材料与工艺层面的问题,与说明书中标注的通带形状系数不在同一个层次上。
矩形系数与带宽、选择性怎么配合看
通带宽度与矩形系数要一起看。两台机器标称带宽相同,矩形系数小的一台选择性更好,抗邻近频道干扰的能力更强;但如果一台机器带宽本来就宽,即便矩形系数好看,落进通带内的干扰信号也会更多。评价接收机的抗干扰能力,得先看通带宽度,再看边沿陡峭程度,两个数字缺一不可。窄带工作模式之所以更抗拥挤,正是把这两个量同时压了下来。
应试要点
一句话记住:矩形系数是拿来量滤波器幅频曲线侧壁陡不陡的,写法是两个衰减深度的带宽之比,比值越小越陡、越接近理想矩形。看到“矩形波”三个字要警觉,那说的是信号波形,不是滤波器曲线。