滤波器的基本知识

有源滤波器Active Filter(信号分离电路) 测量系统从传感器拾取的信号往往包含噪声和许多与被测量无关的信号，并且原始的测量信号经传输、放大、变换、运算及各种其它处理过程，也会混入各种不同形式的噪声，从面影响测量精度。

这些噪声一般随机性很强，很难从时域中直接分离，但限于其产生的机理，其噪声功率是有限的，并按一定规律分布于频率域中某一特定频带中。

滤波器（信号分离电路）：从频域中实现对噪声的抑制，提取所需要的信号，是各种测控系统中必不可少的组成部分。

对滤波器的要求：(1)滤波特性好；(2)级联特性好(输入，输出)；(3)滤波频率便于改变滤波器举例：心电信号的滤波：主要受到50Hz的工频干扰，采用50Hz陷波(带阻)滤波器。

一.滤波器的基本知识⒈按处理信号的形式分类：模拟:连续的模拟信号(又分为：无源和有源)数字：离散的数字信号。

⒉理想滤波器对不同频率的作用：通带内，使信号受到很小的衰减而通过。

阻带内，使信号受到很大的衰减而抑制，无过渡带。

⒊按频谱结构分为5种类型：滤波器对信号不予衰减或以很小衰减让其通过的频段称为通带；对信号的衰减超过某一规定值的频段称为阻带；位于通带和阻带之间的频段称为过渡带。

根据通带和阻带所处范围的不同，滤波器功能可分为以下几种：低通(Low Pass Filter)高通(High Pass Filter)带通(Band Pass Filter)带阻(Band Elimination Filter)全通(All Pass Filter)（理想）各种频率信号都能通过，但不同的频率信号的相位有不同的变化，一种移相器。

图2-2 按频谱结构分类的各种滤波器的衰减（1-幅频）特性几个定义：(1)通带的边界频率：一般来讲指下降—3dB即对应的频率。

(2)阻带的边界频率：由设计时，指定。

(3)中心频率：对于带通或带阻而言，用f0或ω0表示。

(4)通带宽度：用Δf0或Δω0表示。

(5)品质因数：衡量带通或带阻滤波器的选频特性。

滤波器基础知识一、滤波器概述滤波器是一种二端口网络（各类电子系统中用于检测、传输、处理信息或能量的微波电路为微波网络），它允许输入信号中特定的频率成分通过，同时抑制或极大的衰减其它频率成分，还可用来分开或组合不同的频率段。

目前由于在雷达、微波、无线通信，特别是移动通信，多频率工作越来越普遍，还需要在有限的频谱范围内划分出更多的频段给不同的运营商，以满足多种通信业务的需求，各频道间的间隔规定非常的小。

为避免信道间相互干扰，需要在所有系统内配置高性能的滤波器。

滤波器既可用来限定大功率发射机在规定频带内辐射，反过来又可用来防止接收机受到工作频带以外的干扰。

总之，从超长波经微波到光波以上的所有电磁波段都需要用到滤波器。

二、滤波器的主要分类：（按应用分）⑴低通滤波器通频带为0-fC2， fC2-∞为阻带。

⑵高通滤波器与低通滤波器相反,通频带为 fC1-∞，f0-fC1为阻带。

⑶带通滤波器通频带为fC1-fC2，其它频率为阻带。

⑷带阻滤波器与带通滤波器相反，阻带为fC1-fC2，其它频率为通带。

除腔体滤波器外，还有：微带电路滤波器、晶体滤波器、声表面滤波器、介质滤波器等等，按不同的作用或功能等有不同的分类。

现在公司生产的一般都是带通腔体滤波器和双工器，因此我们主要以腔体滤波器进行分析和讲解，腔体滤波器的谐振器全部都由机械结构组成，本身有相当高的Q 值（数千甚至上万），非常适合于低插入损耗（＜1dB）、窄带（1%-5%）、大功率（可达300W或更高）传输等应用场合，工作性能较为稳定。

但该类滤波器具有较大体积且有寄生通带，加工成本相对较高，但特别适合应用于现代移动通信基站或直放站中使用。

三、公司滤波器的发展公司成立至今无源产品的发展情况：无线信息传输技术是正在蓬勃发展的重要领域。

滤波器是一个常用的、必备的、广泛使用的部件。

自公司发展以来，无源类产品在公司领导的重视下，不断进行改进和创新，从波导滤波器、结构腔等到现在的一体腔，从以前的仿制到现在自主知识产权的发明专利。

一、滤波器简单介绍 1、 通带2、 类型线性相位椭圆滤波器优缺点：a) Butterwroth 又称为最大平坦度滤波器，能够提供一定程度的边带滚降的同时保持良好的群延时特性b) Chebyshev 又称等波纹滤波器，边带滚降比Butterworth 好，但是通带内群延时特性差c) 线性相位滤波器能够提供极佳的群延时特性，但是边带滚降非常慢，带外抑制差 d) 椭圆滤波器的边带滚降特性最好，群延时特性介于ButterWorth 与Chebyshev 之间。

我们使用的滤波器种类基本上是以上的组合，共计16种，以下介绍滤波器设计基本原理。

二、经典滤波器设计方法 滤波设计步骤主要有：1、 参数确定，包括中心频率、带宽、阻带及其抑制、波纹系数。

2、 滤波器类型类型选择及低通滤波器原型原型参数计算3、 低通原型至带通、高通、带阻滤波器的参数映射。

4、 实际参数计算。

5、 仿真验证及实际调试表1归纳了相应滤波器的参数方程其中，LR P 为功率损耗比，()φω为相位响应，k 为插入损耗，c ω为截至频率，N 为阶数，()N T ω为Chebyshev 多项式，()φω为相位响应。

1:根据参数方程可知，a) 当k 为1时，c ω处衰减3dB ，同时，Chebyshev 通带波纹也为3dB 。

b) N 越大，相应的边沿陡降越快，阻带抑制能力越好。

c) 阶数N 确定后，相应滤波器阻带抑制能力随频率每增大倍频程增大20dB 。

根据设计参数（c ω、C L 、阻带抑制）以及参数方程，可以确定k 、N 。

2：选定原型拓扑滤波器原型拓扑有两种：L2=g2(a)(b)根据式22*111||2()in LR in in Z P Z Z +==-Γ+ 可知，知道输入阻抗，即可得到功率传输函数。

因此选定相应的拓扑结构后，求得输入阻抗，与相应滤波器参数方程联立求恒等式，即可得到相应的原型参数n g 。

为了减小设计难度，很多文献给出了1~10阶滤波器相应的原型参数，确定了滤波器类型以及阶数N ，通过查表即可得到相应的低通原型参数。

模拟电子技术基础知识滤波器的原理与设计滤波器是模拟电子技术中常见的电路元件，用于分离或压制特定频率的信号。

在实际应用中，滤波器被广泛应用于通信系统、音频设备、功率电子、医疗设备等各个领域，起到了至关重要的作用。

本文将介绍滤波器的基本原理，并讨论常见的滤波器类型及其设计。

一、滤波器的原理滤波器的基本原理是根据信号频率的不同，对信号进行选择性的通过或抑制。

它通过电路中的电容、电感和电阻等元件，改变信号的幅度和相位。

滤波器可以分为两类：频率选择性滤波器和频率非选择性滤波器。

1. 频率选择性滤波器频率选择性滤波器是根据需要保留或通过的频率范围来设计的。

常见的频率选择性滤波器包括低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器。

- 低通滤波器：只允许低于截止频率的信号通过，高于截止频率的信号被抑制。

常用于音频系统中，以滤除高于人耳听觉范围的频率成分。

- 高通滤波器：只允许高于截止频率的信号通过，低于截止频率的信号被抑制。

常用于音频采样中，以滤除低于人耳听觉范围的频率成分。

- 带通滤波器：允许指定范围内的频率信号通过，其他频率信号被抑制。

常用于调频广播接收机等通信设备中，以选取特定的调频信号。

- 带阻滤波器：抑制指定范围内的频率信号，其他频率信号被通过。

常用于降低特定频率噪声的干扰。

2. 频率非选择性滤波器频率非选择性滤波器在整个频率范围内均能对信号进行放大或衰减，不因频率的变化而变化。

常见的频率非选择性滤波器有RC滤波器和RL滤波器。

- RC滤波器：由电阻和电容组成。

RC滤波器常用于去除信号中的直流成分，或在电源电压中滤去高频信号。

- RL滤波器：由电阻和电感组成。

RL滤波器常用于音频放大器的输出级，以滤除高频噪声。

二、滤波器的设计在设计滤波器时，通常需要确定一些关键参数，如截止频率、通带增益、衰减系数等。

下面以低通滤波器的设计为例，介绍滤波器设计的基本步骤。

1. 确定截止频率截止频率是决定滤波器性能的重要参数。