濾波器是一種選頻裝置，可以使信號(hào)中特定的頻率成分通過，而極大地衰減其它頻率成分。在測試裝置中，利用濾波器的這種選頻作用，可以濾除干擾噪聲或進(jìn)行頻譜分析。從廣義上講，任何一種信息傳輸?shù)耐ǖ?媒質(zhì))都可視為是一種濾波器。那么濾波器的分類有哪些?它們的特點(diǎn)又是如何的?下面我們一起來看看：
1.根據(jù)濾波器的選頻作用分類
1.1低通濾波器
從0～f2頻率之間，幅頻特性平直，它可以使信號(hào)中低于f2的頻率成分幾乎不受衰減地通過，而高于f2的頻率成分受到極大地衰減。
低通濾波器
1.2高通濾波器
與低通濾波相反，從頻率f1～∞，其幅頻特性平直。它使信號(hào)中高于f1的頻率成分幾乎不受衰減地通過，而低于f1的頻率成分將受到極大地衰減。
高通濾波器
1.3帶通濾波器
它的通頻帶在f1～f2之間。它使信號(hào)中高于f1而低于f2的頻率成分可以不受衰減地通過，而其它成分受到衰減。
帶通濾波器
1.4帶阻濾波器
與帶通濾波相反，阻帶在頻率f1～f2之間。它使信號(hào)中高于f1而低于f2的頻率成分受到衰減，其余頻率成分的信號(hào)幾乎不受衰減地通過。
帶阻濾波器
低通濾波器和高通濾波器是濾波器的兩種最基本的形式，其它的濾波器都可以分解為這兩種類型的濾波器，例如：低通濾波器與高通濾波器的串聯(lián)為帶通濾波器，低通濾波器與高通濾波器的并聯(lián)為帶阻濾波器。
低通濾波器與高通濾波器的串聯(lián)
低通濾波器與高通濾波器的并聯(lián)
2.根據(jù)“最佳逼近特性”標(biāo)準(zhǔn)分類
2.1巴特沃斯濾波器
巴特沃斯濾波器的幅頻特性圖
從幅頻特性提出要求，而不考慮相頻特性。巴特沃斯濾波器具有最大平坦幅度特性，其幅頻響應(yīng)表達(dá)式為：
n為濾波器的階數(shù);wc為濾波器的截止角頻率，
當(dāng)w=wc時(shí)，|H(wc)|2=1/2,所以，wc對(duì)應(yīng)的是
濾波器的-3db點(diǎn)。
巴特沃思低通濾波器是以巴特沃思函數(shù)作為濾波器的傳遞函數(shù)H(s)，以最高階泰勒級(jí)數(shù)的形式逼近濾波器的理想矩形特性。
2.2切比雪夫?yàn)V波器
切貝雪夫?yàn)V波器的幅頻特性圖
切貝雪夫?yàn)V波器也是從幅頻特性方面提出逼近要求的，其幅頻響應(yīng)表達(dá)式為：
ε是決定通帶波紋大小的波動(dòng)系數(shù)，0<ε<1，波紋的產(chǎn)生是由于實(shí)際濾波網(wǎng)絡(luò)中含有電抗元件;wc 是通帶截止頻率，Tn是n階切貝雪夫多項(xiàng)式。
與巴特沃斯逼近特性相比較，這種特性雖然在通帶內(nèi)有起伏，但對(duì)同樣的n值在進(jìn)入阻帶以后衰減更陡峭，更接近理想情況。ε值越小，通帶起伏越小，截止頻率點(diǎn)衰減的分貝值也越小，但進(jìn)入阻帶后衰減特性變化緩慢。切貝雪夫?yàn)V波器與巴特沃斯濾波器進(jìn)行比較，切貝雪夫?yàn)V波器的通帶有波紋，過渡帶輕陡直，因此，在不允許通帶內(nèi)有紋波的情況下，巴特沃斯型更可取;從相頻響應(yīng)來看，巴特沃斯型要優(yōu)于切貝雪夫型，通過上面二圖比較可以看出，前者的相頻響應(yīng)更接近于直線。
2.3貝塞爾濾波器
只滿足相頻特性而不關(guān)心幅頻特性。貝塞爾濾波器又稱最平時(shí)延或恒時(shí)延濾波器。其相移和頻率成正比，即為一線性關(guān)系。但是由于它的幅頻特性欠佳，而往往限制了它的應(yīng)用。
貝塞爾濾波器的幅頻特性圖
3.按所采用的元器件分類
3.1無源濾波器
無源濾波器僅由無源元件組成的濾波器，它是利用電容和電感元件的電抗隨頻率的變化而變化的原理構(gòu)成的。
這類濾波器的優(yōu)點(diǎn)是：電路比較簡單，不需要直流電源供電，可靠性高;
缺點(diǎn)是：通帶內(nèi)的信號(hào)有能量損耗，負(fù)載效應(yīng)比較明顯，使用電感元件時(shí)容易引起電磁感應(yīng)，當(dāng)電感L較大時(shí)濾波器的體積和重量都比較大，在低頻域不適用。
無源濾波器
3.2有源濾波器
有源濾波器由無源元件和有源器件組成。
這類濾波器的優(yōu)點(diǎn)是：通帶內(nèi)的信號(hào)不僅沒有能量損耗，而且還可以放大，負(fù)載效應(yīng)不明顯，多級(jí)相聯(lián)時(shí)相互影響很小，利用級(jí)聯(lián)的簡單方法很容易構(gòu)成高階濾波器，并且濾波器的體積小、重量輕、不需要磁屏蔽;
缺點(diǎn)是：通帶范圍受有源器件的帶寬限制，需要直流電源供電，可靠性不如無源濾波器高，在高壓、高頻、大功率的場合不適用。
有源濾波器
4.按所處理的信號(hào)分為類
4.1數(shù)字濾波器
數(shù)字濾波器是由數(shù)字乘法器、加法器和延時(shí)單元組成的一種算法或裝置。數(shù)字濾波器的功能是對(duì)輸入離散信號(hào)的數(shù)字代碼進(jìn)行運(yùn)算處理，以達(dá)到改變信號(hào)頻譜的目的。主要特點(diǎn)：
(1)對(duì)外界環(huán)境不太敏感，具有更高的可靠性。
(2)可以實(shí)現(xiàn)精確的線性相位和多速率處理等模擬濾波器無法實(shí)現(xiàn)的功能。
(3)只要提高字長，可以實(shí)現(xiàn)任意精度的信號(hào)處理。
(4)實(shí)現(xiàn)更加靈活，并能同時(shí)進(jìn)行信號(hào)的存儲(chǔ)。
(5)數(shù)字處理的信號(hào)的頻域?qū)挾纫艿讲蓸勇实南拗啤?/div>
數(shù)字濾波器
4.2模擬濾波器
能對(duì)模擬或連續(xù)時(shí)間信號(hào)進(jìn)行濾波的電路和器件。按工作頻率可分為集總常數(shù)和分布常數(shù)兩類;按濾波器中是否有有源器件，也可分為無源和有源兩類。與模擬濾波器相對(duì)應(yīng)的是數(shù)字濾波器。
模擬濾波器一般由硬件電路來實(shí)現(xiàn)，利用電容，電阻，電感等模擬器件搭建，處理的信號(hào)主要是頻域上連續(xù)的模擬信號(hào)，電路計(jì)算，測試，調(diào)試過程復(fù)雜。缺點(diǎn)是：模擬濾波器存在電壓漂移、溫度漂移和噪聲大問題。
模擬濾波器
本文總結(jié)了濾波器的分類以及各自的特點(diǎn)。如果使用一個(gè)現(xiàn)成的濾波器，可以調(diào)用過去積累的濾波器數(shù)據(jù)庫，比對(duì)濾波器參數(shù)，找到一個(gè)合適的濾波器。如果沒有合適的或者想專門設(shè)計(jì)一個(gè)專用濾波器，可以借助專用的濾波器設(shè)計(jì)軟件。
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