高频超声波滤波电路及其multisim仿真验证.doc

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高频超声波滤波电路及其multisim仿真验证

【摘要】本文设计了一种可应用于中高频超声波工作场合的滤波电路。

利用多重反馈带通滤波电路的特性，使滤波电路具备狭窄的带通，并且在中心频率处的信号增益较高。

并利用multisim软件对滤波电路的性能进行了仿真验证，得出了较为理想的结果。

【关键词】带通滤波中高频multisim

0引言

随着科技的进步，超声波技术越来越多的被应用于实际生产和生活中。

超声波具有定向性好、能量集中、在传输过程中衰减较小，反射能力较强等特点，不受光线、被测物颜色等的影响，在恶劣环境下具有一定的适应能力。

尤其准确度和分辨率更高的中高频超声领域，在某些要求较高的场合体现了不可忽视的作用。

本文设计了一款针对中高频的超声波滤波电路，该电路主要应用于水下1~2MHz超声波信号处理，并利用multisim软件对电路特性进行了仿真。

1滤波电路原理图设计及仿真结果

1.1带通滤波电路设计

图1带通滤波电路图

带通滤波电路如上图所示，电路采用多重反馈方式。

该滤波电路采用两个相同的多反馈滤波电路级联的方式进行滤波。

与普通的宽带宽滤器相比，这种过滤器一些独特的功能：

1、它有两条反馈路径，所以又被称为多反馈滤波器。

2、运算放大器是工作在反相模式。

一般来说，此种窄带通滤波器是专为特定值的中心频率fc和Q来设计的。

图中的R7、R8、R9的作用是为了给运算放大器的正向输入端提供参考电压。

参数计算方法如下（以第一级为例）:

中心角频率：

0处电压放大倍数：

品质因数Q：

（BW<<0时）

1.2电路仿真结果

图2带通滤波电路波特图

如图2所示，此带通滤波电路可通过的频率范围为650kHz~2.6MHz，其中在f=1.3MHz时增益最大最高可达到18dB左右。

而对此频率范围外的其他信号抑制都较为明显。

由于现实生产和工作中，水下超声应用的频率范围大多数为1~2MHz的频率范围，所以此电路非常适用于水下超声信号的滤波。

图3带通滤波电路输入和输出信号波形图

图3为此带通滤波电路对1MHz信号的滤波效果。

如图所示，带有三角标号的为电路的输出信号，另一信号为电路的输入信号。

图3下为示波器的相关参数。

由图知，输入信号幅值范围为±200mV，输出信号幅值范围为±1.6V左右，增益大概在17dB，与波特图的相关结果较为吻合。

2结语

本文设计的超声波滤波电路具有非常窄的带宽，并且在1~2MHz频率范围内的增益较为明显。

文中对电路进行了理论分析和计算，通过multisim进行软件仿真，并通过仿真结果验证了电路设计的合理性。

由于此电路具有非常窄的带宽，且在1~2MHz频率范围内对信号的增益较为明显，而生产生活中所用到的水下超声波频率范围多为1~2MHz，故此电路可很好的应用于水下超声波测量中，对水下超声波信号的信号处理具有很大的益处。

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