滤波器与现代滤波器

滤波器超全资料滤波器是一种选频装置，可以使信号中特定的频率成分通过，而极大地衰减其他频率成分。

利用滤波器的这种选频作用，可以滤除干扰噪声或进行频谱分析。

换句话说，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。

滤波的概念滤波是信号处理中的一个重要概念，滤波电路的作用是尽可能减小脉动的直流电压中的交流成分，保留其直流成分，使输出电压纹波系数降低，波形变得比较平滑。

一般来说，滤波分为经典滤波和现代滤波。

经典滤波是根据傅里叶分析和变换提出的一个工程概念，根据高等数学理论，任何一个满足一定条件的信号，都可以被看成是由无限个正弦波叠加而成。

换句话说，就是工程信号是不同频率的正弦波线性叠加而成的，组成信号的不同频率的正弦波叫做信号的频率成分或叫做谐波成分。

只允许一定频率范围内的信号成分正常通过，而阻止另一部分频率成分通过的电路，叫做经典滤波器或滤波电路。

在经典滤波和现代滤波中，滤波器模型其实是一样的（硬件方面的滤波器其实进展并不大），但现代滤波还加入了数字滤波的很多概念。

滤波电路的原理当流过电感的电流变化时，电感线圈中产生的感应电动势将阻止电流的变化。

当通过电感线圈的电流增大时，电感线圈产生的自感电动势与电流方向相反，阻止电流的增加，同时将一部分电能转化成磁场能存储于电感之中；当通过电感线圈的电流减小时，自感电动势与电流方向相同，阻止电流的减小，同时释放出存储的能量，以补偿电流的减小。

因此经电感滤波后，不但负载电流及电压的脉动减小，波形变得平滑，而且整流二极管的导通角增大。

在电感线圈不变的情况下，负载电阻愈小，输出电压的交流分量愈小。

只有在RL>>ωL时才能获得较好的滤波效果。

L愈大，滤波效果愈好。

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。

理想滤波器与实际滤波器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。

数字信号处理降白噪声方法
数字信号处理中降低白噪声的方法主要包括阈值法和滤波器法。

1. 阈值法：首先对信号进行小波分解，由于噪声信号多包含在具有较高频率的细节中，可以利用门限、阈值等形式对分解所得的小波系数进行处理，然后对信号进行小波重构即可达到对信号消噪的目的。

具体的阈值选择有固定阈值估计、极值阈值估计、无偏似然估计以及启发式估计等。

2. 滤波器法：包括经典滤波器和现代滤波器。

经典滤波器主要基于线性滤波理论，通过设计特定的滤波器函数来滤除噪声。

现代滤波器则基于信号处理理论，如适应性滤波器和自适应滤波器，它们能够自动调整滤波参数以适应不同的噪声环境。

在选择降噪方法时，需要考虑信号的特性和噪声的特性，以及降噪后的信号质量和计算复杂度等因素。

经典滤波器与现代滤波器经典滤波器就是我们熟知的FIR和IIR，经典滤波器要求对输入信号的频率范围已知，从功能上可划分为：低通滤波器（LPF）高通滤波器（HPF）带通滤波器（BPF）带阻滤波器（BSF）陷波滤波器（Notch Filter）上面的图示是滤波器的增益曲线（Gain Curve）.现代滤波器适用于输入信号中含有混叠干扰频率，常见的包括：维纳滤波器卡尔曼滤波器自适应滤波器……对于现代滤波器，有时间要一个个进行研究。

数字滤波器的技术指标滤波器的技术指标通常是以频率响应的幅值特性（或者说上面提到的增益曲线）来表征，IIR 很难实现线性相位，因此一般不考虑相位特性，若要求相位特性，则可使用FIR设计。

滤波器设计指标定义图在以上的指标中，往往使用衰减指标，滤波器衰减是指信号经过滤波器后信号强度的减少,专指信号功率幅度损失,等于20*log(输出功率/输入功率，单位为分贝(dB).通带衰减由图可知，越小滤波器性能越好，即越小越好。

阻带衰减由图可知，越小滤波器性能越好，即越大越好。

若在处幅值H=时，=3dB，则称为3dB截止频率。

我们常说的带宽就是指3dB点间的频率宽度。

滤波器设计中的其它概念：中心频率(Center Frequency)滤波器中心频率是指一个滤波器高低3dB频率间的中心频率，该中心频率可以是高低3dB频率的几何平均数或算术平均数。

算术平均数几何平均数品质因数(Qaulity Factor)品质因数通常是用来衡量电感或电容品质的参数，等于相应的电抗与电阻之比。

在带通滤波器中，负载Q(Loaded Q)等于该带通滤波器的中心频率与3dB带宽之比。

滤波器衰减纹波示意图通带纹波(Passband Ripple)滤波器通带纹波是指在通带内衰减的波浪状变化,见上述滤波器衰减纹波释义图。

滤波器产生的原因之一是由于负债不匹配。

反射损耗(Return/Reflection Loss)滤波器反射损耗是指滤波器由于所接负载不匹配，由滤波器输出端反射回输入端的能量。

滤波器原理及应用在电子学和通信领域中，滤波器是一种能够选择特定频率信号并抑制其他频率信号的电路组件。

它在各种电子设备中扮演着至关重要的角色，例如在音频设备、射频通信、无线电等领域的应用中都需要滤波器来确保信号质量和频谱高效利用。

本文将介绍滤波器的基本原理和常见应用。

滤波器的原理滤波器主要依靠其电路设计对特定频率范围的信号进行放大或衰减，从而实现对信号的频率选择性处理。

根据频率选择性能力不同，滤波器可以分为低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器四种类型。

•低通滤波器：只允许低于一定频率的信号通过，而抑制高于该频率的信号。

•高通滤波器：只允许高于一定频率的信号通过，而抑制低于该频率的信号。

•带通滤波器：只允许在一定频率范围内的信号通过，而抑制其他频率的信号。

•带阻滤波器：只允许除一定频率范围内的信号通过外，抑制其他频率的信号。

在滤波器的设计中，根据滤波器的截止频率、通带波纹、衰减量等指标要求，可以选择不同的滤波器电路结构和元件参数。

常用的滤波器元件包括电容、电感、电阻等，它们可以组合成各种滤波器电路，如RC滤波器、LC滤波器、RLC滤波器等。

滤波器的应用滤波器在各种电子设备和通信系统中有着广泛的应用，其中一些常见的应用包括：1. 音频设备在音频系统中，滤波器用于音频信号的处理和增强，例如在扬声器中使用低通滤波器去除高频噪声，在麦克风中使用高通滤波器去除低频噪声，以提高音频设备的音质和清晰度。

2. 通信系统在无线通信系统中，滤波器用于频率选择和信号处理，以确保传输信号的质量和可靠性。

例如，在基站中使用带通滤波器选择特定频段的信号，同时抑制其他频段的干扰信号，以保证通信系统的正常运行。

3. 无线电在无线电接收机中，滤波器通过滤除不必要的频率信号，提高接收机对特定信号的接收灵敏度和选择性。

不同类型的滤波器可以应用于调频接收、调幅接收等不同的无线电接收系统中。

4. 信号处理在信号处理系统中，滤波器常用于滤除噪声、分离信号、提取特定频率成分等应用。