滤波器,滤波器的种类，作用，原理

一、概述

1．定义

凡是可以使信号中特定的频率成分通过，而极大地衰减或抑制其他频率成分的装置或系统都称之为滤波器，相当于频率“筛子”。

2．分类

幅频特性如下

频率通带：能通过滤波器的频率范围

频率阻带：被滤波器抑制或极大地衰减的信号频率范围。

截止频率：通带与阻带的交界点。

2）按物理原理分：机械式、电路式

按处理信号分：模拟、数字

3．滤波器的作用

1）将有用的信号与噪声分离，提高信号的抗干扰性及信噪比；

2）滤掉不感兴趣的频率成分，提高分析精度；

3）从复杂频率成分中分离出单一的频率分量。

二、理想滤波器与实际滤波器

1．理想滤波器的频率特性

理想滤波器：使通带内信号的幅值和相位都不失真，阻喧内的频率成分都衰减为零的滤波器，其通带和阻带之间有明显的分界线。

如理想低通滤波器的频率响应函数为

理想滤波器实际上并不存在。

2．实际滤波器

实际滤波器的幅频特性如下图所示

实际滤波器的特性需要以下参数描述：

①信频程选择性：

与上、下截止频率处相比，频率变化一倍频程时幅频特性的衰减量，即

信频程选择性总是小于等于零，显然，计算信量的衰减量越大，选择性越好。

②滤波器因素 ：－60dB处的带宽与－3dB处的带宽之比值，即

③分辨力：即分离信号中相邻频率成分的能力，用品质因素Q描述。

3．实际带通滤波器的形式

①恒定带宽带通滤波器:B=常量，与中心频率f0无关。

②恒定百分比带通滤波器：

在高频区恒定百分比带通滤波器的分辨率比恒定带宽带通滤波器差。

三、RC无源模拟式滤波器

1．一阶RC低通滤波器

2．一阶高通滤波器

3．带通滤波器

将RC低通和高通滤波器串联起来，就可以组成RC带通滤波器。

四、数字滤波器简介

数学滤波：通过一定的计算方法和计算程序对离散信号进行加工，将其改造成新要求的。离散信号，有低通、高通、带通、带阻之分。数字滤波是对模拟滤波的一种模拟。如模拟RC低通滤波器，输出与输入的关系式为：