濾波器(filter)是一種減少或消除諧波對(duì)電力系統(tǒng)影響的電氣部件。濾波器是由電容、電感和電阻組成的濾波電路，可以對(duì)電源線中特定頻率的頻點(diǎn)或該頻點(diǎn)以外的頻率進(jìn)行有效濾除，得到一個(gè)特定頻率的電源信號(hào)，或消除一個(gè)特定頻率后的電源信號(hào)。濾波器主要分為有源濾波器和無(wú)源濾波器，作用是讓有用信號(hào)無(wú)衰減的通過(guò)，對(duì)無(wú)用信號(hào)進(jìn)行大的反射。

　　基本介紹

　　濾波器是一種對(duì)信號(hào)有處理作用的器件或電路。隨著電子市場(chǎng)的不斷發(fā)展濾波器也越來(lái)越被廣泛生產(chǎn)和使用，濾波器(filter)是指減少或消除諧波對(duì)電力系統(tǒng)影響的電氣部件。濾波器是一種用來(lái)消除干擾雜訊的器件，將輸入或輸出經(jīng)過(guò)濾波而得到純凈的電源。

　　濾波器主要分為有源濾波器和無(wú)源濾波器。主要作用是讓有用信號(hào)盡可能無(wú)衰減的通過(guò)，對(duì)無(wú)用信號(hào)盡可能大的反射。濾波器一般有兩個(gè)端口，一個(gè)輸入信號(hào)、一個(gè)輸出信號(hào)，利用這個(gè)特性可以選通通過(guò)濾波器的一個(gè)方波群或復(fù)合噪波，而得到一個(gè)特定頻率的正弦波。濾波器的功能就是允許某一部分頻率的信號(hào)順利的通過(guò)，而另外一部分頻率的信號(hào)則受到較大的抑制，它實(shí)質(zhì)上是一個(gè)選頻電路。

　　濾波器中，把信號(hào)能夠通過(guò)的頻率范圍，稱為通頻帶或通帶;反之，信號(hào)受到很大衰減或完全被抑制的頻率范圍稱為阻帶;通帶和阻帶之間的分界頻率稱為截止頻率;濾波器是由電感器和電容器構(gòu)成的網(wǎng)路，可使混合的交直流電流分開(kāi)。電源整流器中，即借助此網(wǎng)路濾凈脈動(dòng)直流中的漣波，而獲得比較純凈的直流輸出。最基本的濾波器，是由一個(gè)電容器和一個(gè)電感器構(gòu)成，稱為L(zhǎng)型濾波。所有各型的濾波器，都是集合L型單節(jié)濾波器而成。基本單節(jié)式濾波器由一個(gè)串聯(lián)臂及一個(gè)并聯(lián)臂所組成，串聯(lián)臂為電感器，并聯(lián)臂為電容器。在電源及聲頻電路中之濾波器，最通用者為L(zhǎng)型及π型兩種。就L型單節(jié)濾波器而言，其電感抗XL與電容抗XC，對(duì)任一頻率為一常數(shù)，其關(guān)系為XL·XC=K2。

　　故L型濾波器又稱為K常數(shù)濾波器。倘若一濾波器的構(gòu)成部分，較K常數(shù)型具有較尖銳的截止頻率(即對(duì)頻率范圍選擇性強(qiáng))，而同時(shí)對(duì)此截止頻率以外的其他頻率只有較小的衰減率者，稱為m常數(shù)濾波器。所謂截止頻率，亦即與濾波器有尖銳諧振的頻率。通帶與帶阻濾波器都是m常數(shù)濾波器，m為截止頻率與被衰減的其他頻率之衰減比的函數(shù)。每一m常數(shù)濾波器的阻抗與K常數(shù)濾波器之間的關(guān)系，均由m常數(shù)決定，此常數(shù)介于0～1之間。當(dāng)m接近零值時(shí)，截止頻率的尖銳度增高，但對(duì)于截止頻的倍頻之衰減率將隨著而減小。最合于實(shí)用的m值為0.6。至于那一頻率需被截止，可調(diào)節(jié)共振臂以決定之。m常數(shù)濾波器對(duì)截止頻率的衰減度，決定于共振臂的有效Q值之大小。若達(dá)K常數(shù)及m常數(shù)濾波器組成級(jí)聯(lián)電路，可獲得尖銳的濾波作用及良好的頻率衰減。

　　主要作品

　　濾波器，顧名思義，是對(duì)波進(jìn)行過(guò)濾的器件。“波”是一個(gè)非常廣泛的物理概念，在電子技術(shù)領(lǐng)域，“波”被狹義地局限于特指描述各種物理量的取值隨時(shí)間起伏變化的過(guò)程。該過(guò)程通過(guò)各類傳感器的作用，被轉(zhuǎn)換為電壓或電流的時(shí)間函數(shù)，稱之為各種物理量的時(shí)間波形，或者稱之為信號(hào)。因?yàn)樽宰兞繒r(shí)間‘是連續(xù)取值的，所以稱之為連續(xù)時(shí)間信號(hào)，又習(xí)慣地稱之為模擬信號(hào)(Analog Signal)。隨著數(shù)字式電子計(jì)算機(jī)(一般簡(jiǎn)稱計(jì)算機(jī))技術(shù)的產(chǎn)生和飛速發(fā)展，為了便于計(jì)算機(jī)對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理，產(chǎn)生了在抽樣定理指導(dǎo)下將連續(xù)時(shí)間信號(hào)變換成離散時(shí)間信號(hào)的完整的理論和方法。

　　也就是說(shuō)，可以只用原模擬信號(hào)在一系列離散時(shí)間坐標(biāo)點(diǎn)上的樣本值表達(dá)原始信號(hào)而不丟失任何信息，波、波形、信號(hào)這些概念既然表達(dá)的是客觀世界中各種物理量的變化，自然就是現(xiàn)代社會(huì)賴以生存的各種信息的載體。信息需要傳播，靠的就是波形信號(hào)的傳遞。信號(hào)在它的產(chǎn)生、轉(zhuǎn)換、傳輸?shù)拿恳粋€(gè)環(huán)節(jié)都可能由于環(huán)境和干擾的存在而畸變，有時(shí)，甚至是在相當(dāng)多的情況下，這種畸變還很嚴(yán)重，以致于信號(hào)及其所攜帶的信息被深深地埋在噪聲當(dāng)中了。

　　濾波，本質(zhì)上是從被噪聲畸變和污染了的信號(hào)中提取原始信號(hào)所攜帶的信息的過(guò)程。

　　響應(yīng)類型

　　巴特沃斯響應(yīng)(最平坦響應(yīng))

　　巴特沃斯響應(yīng)能夠最大化濾波器的通帶平坦度。該響應(yīng)非常平坦，接近DC信號(hào)，然后慢慢衰減至截止頻率點(diǎn)為-3dB，最終逼近-20ndB/decade的衰減率，其中n為濾波器的階數(shù)。巴特沃斯濾波器特別適用于低頻應(yīng)用，其對(duì)于維護(hù)增益的平坦性來(lái)說(shuō)非常重要。

　　貝塞爾響應(yīng)

　　除了會(huì)改變依賴于頻率的輸入信號(hào)的幅度外，濾波器還會(huì)為其引入了一個(gè)延遲。延遲使得基于頻率的相移產(chǎn)生非正弦信號(hào)失真。就像巴特沃斯響應(yīng)利用通帶最大化了幅度的平坦度一樣，貝塞爾響應(yīng)最小化了通帶的相位非線性。

　　切貝雪夫響應(yīng)

　　在一些應(yīng)用當(dāng)中，最為重要的因素是濾波器截?cái)嗖槐匾盘?hào)的速度。如果你可以接受通帶具有一些紋波，就可以得到比巴特沃斯濾波器更快速的衰減。附錄A包含了設(shè)計(jì)多達(dá)8階的具巴特沃斯、貝塞爾和切貝雪夫響應(yīng)濾波器所需參數(shù)的表格。其中兩個(gè)表格用于切貝雪夫響應(yīng)∶一個(gè)用于0.1dB最大通帶紋波;另一個(gè)用于1dB最大通帶紋波。

　　濾波器,濾波器的種類/作用/原理是什么?

　　1.定義

　　凡是可以使信號(hào)中特定的頻率成分通過(guò)，而極大地衰減或抑制其他頻率成分的裝置或系統(tǒng)都稱之為濾波器，相當(dāng)于頻率“篩子”。

　　

　　

　　2.分類

　　

　　幅頻特性如下

　　

　　頻率通帶：能通過(guò)濾波器的頻率范圍

　　頻率阻帶：被濾波器抑制或極大地衰減的信號(hào)頻率范圍。

　　截止頻率：通帶與阻帶的交界點(diǎn)。

　　2)按物理原理分：機(jī)械式、電路式

　　按處理信號(hào)分：模擬、數(shù)字

　　3.濾波器的作用

　　1)將有用的信號(hào)與噪聲分離，提高信號(hào)的抗干擾性及信噪比;

　　2)濾掉不感興趣的頻率成分，提高分析精度;

　　3)從復(fù)雜頻率成分中分離出單一的頻率分量。

　　二、理想濾波器與實(shí)際濾波器

　　1.理想濾波器的頻率特性

　　理想濾波器：使通帶內(nèi)信號(hào)的幅值和相位都不失真，阻喧內(nèi)的頻率成分都衰減為零的濾波器，其通帶和阻帶之間有明顯的分界線。

　　如理想低通濾波器的頻率響應(yīng)函數(shù)為

　　

　　

　　理想濾波器實(shí)際上并不存在。

　　2.實(shí)際濾波器

　　實(shí)際濾波器的幅頻特性如下圖所示

　　

　　實(shí)際濾波器的特性需要以下參數(shù)描述：

　　

　　①信頻程選擇性：

　　與上、下截止頻率處相比，頻率變化一倍頻程時(shí)幅頻特性的衰減量，即

　　

　　信頻程選擇性總是小于等于零，顯然，計(jì)算信量的衰減量越大，選擇性越好。

　　②濾波器因素

　　：-60dB處的帶寬與-3dB處的帶寬之比值，即

　　

　　③分辨力：即分離信號(hào)中相鄰頻率成分的能力，用品質(zhì)因素Q描述。

　　

　　3.實(shí)際帶通濾波器的形式

　　①恒定帶寬帶通濾波器:B=常量，與中心頻率f0無(wú)關(guān)。

　　②恒定百分比帶通濾波器：

　　在高頻區(qū)恒定百分比帶通濾波器的分辨率比恒定帶寬帶通濾波器差。

　　

　　三、RC無(wú)源模擬式濾波器

　　1.一階RC低通濾波器

　　

　　

　　

　　

　　2.一階高通濾波器

　　

　　

　　

　　

　　3.帶通濾波器

　　將RC低通和高通濾波器串聯(lián)起來(lái)，就可以組成RC帶通濾波器。

　　

　　

　　四、數(shù)字濾波器簡(jiǎn)介

　　數(shù)學(xué)濾波：通過(guò)一定的計(jì)算方法和計(jì)算程序?qū)﹄x散信號(hào)進(jìn)行加工，將其改造成新要求的。離散信號(hào)，有低通、高通、帶通、帶阻之分。數(shù)字濾波是對(duì)模擬濾波的一種模擬。如模擬RC低通濾波器，輸出與輸入的關(guān)系式為：

　　

　　主要參數(shù)

　　濾波器的主要參數(shù)(Definitions)：

　　中心頻率(Center Frequency)：濾波器通帶的中心頻率f0，一般取f0=(f1+f2)/2，f1、f2為帶通或帶阻濾波器左、右相對(duì)下降1dB或3dB邊頻點(diǎn)。窄帶濾波器常以插損最小點(diǎn)為中心頻率計(jì)算通帶帶寬。

　　截止頻率(Cutoff Frequency)：指低通濾波器的通帶右邊頻點(diǎn)及高通濾波器的通帶左邊頻點(diǎn)。通常以1dB或3dB相對(duì)損耗點(diǎn)來(lái)標(biāo)準(zhǔn)定義。相對(duì)損耗的參考基準(zhǔn)為：低通以DC處插損為基準(zhǔn)，高通則以未出現(xiàn)寄生阻帶的足夠高通帶頻率處插損為基準(zhǔn)。

　　通帶帶寬(BWxdB)：指需要通過(guò)的頻譜寬度，BWxdB=(f2-f1)。f1、f2為以中心頻率f0處插入損耗為基準(zhǔn)，下降X(dB)處對(duì)應(yīng)的左、右邊頻點(diǎn)。通常用X=3、1、0.5 即BW3dB、BW1dB、BW0.5dB 表征濾波器通帶帶寬參數(shù)。分?jǐn)?shù)帶寬(fractional bandwidth)=BW3dB/f0×100[%]，也常用來(lái)表征濾波器通帶帶寬。

　　插入損耗(Insertion Loss)：由于濾波器的引入對(duì)電路中原有信號(hào)帶來(lái)的衰耗，以中心或截止頻率處損耗表征，如要求全帶內(nèi)插損需強(qiáng)調(diào)。

　　紋波(Ripple)：指1dB或3dB帶寬(截止頻率)范圍內(nèi)，插損隨頻率在損耗均值曲線基礎(chǔ)上波動(dòng)的峰-峰值。

　　帶內(nèi)波動(dòng)(Passband Riplpe)：通帶內(nèi)插入損耗隨頻率的變化量。1dB帶寬內(nèi)的帶內(nèi)波動(dòng)是1dB。

　　帶內(nèi)駐波比(VSWR)：衡量濾波器通帶內(nèi)信號(hào)是否良好匹配傳輸?shù)囊豁?xiàng)重要指標(biāo)。理想匹配VSWR=1：1，失配時(shí)VSWR>1。對(duì)于一個(gè)實(shí)際的濾波器而言，滿足VSWR<1.5：1的帶寬一般小于BW3dB，其占BW3dB的比例與濾波器階數(shù)和插損相關(guān)。

　　回波損耗(Return Loss)：端口信號(hào)輸入功率與反射功率之比的分貝(dB)數(shù)，也等于|20Log10ρ|，ρ為電壓反射系數(shù)。輸入功率被端口全部吸收時(shí)回波損耗為無(wú)窮大。

　　阻帶抑制度：衡量濾波器選擇性能好壞的重要指標(biāo)。該指標(biāo)越高說(shuō)明對(duì)帶外干擾信號(hào)抑制的越好。通常有兩種提法：一種為要求對(duì)某一給定帶外頻率fs抑制多少dB，計(jì)算方法為fs處衰減量As-IL;另一種為提出表征濾波器幅頻響應(yīng)與理想矩形接近程度的指標(biāo)——矩形系數(shù)(KxdB>1)，KxdB=BWxdB/BW3dB，(X可為40dB、30dB、20dB等)。濾波器階數(shù)越多矩形度越高——即K越接近理想值1，制作難度當(dāng)然也就越大。

　　延遲(Td)：指信號(hào)通過(guò)濾波器所需要的時(shí)間，數(shù)值上為傳輸相位函數(shù)對(duì)角頻率的導(dǎo)數(shù)，即Td=df/dv。

　　帶內(nèi)相位線性度：該指標(biāo)表征濾波器對(duì)通帶內(nèi)傳輸信號(hào)引入的相位失真大小。按線性相位響應(yīng)函數(shù)設(shè)計(jì)的濾波器具有良好的相位線性度，但頻率選擇性很差，限于脈沖、或調(diào)相信號(hào)傳輸系統(tǒng)應(yīng)用。

　　特性指標(biāo)

　　1、特征頻率：

　　1)通帶截頻fp=wp/(2p)為通帶與過(guò)渡帶邊界點(diǎn)的頻率，在該點(diǎn)信號(hào)增益下降到一個(gè)人為規(guī)定的下限;

　　2)阻帶截頻fr=wr/(2p)為阻帶與過(guò)渡帶邊界點(diǎn)的頻率，在該點(diǎn)信號(hào)衰耗下降到一人為規(guī)定的下限;

　　3)轉(zhuǎn)折頻率fc=wc/(2p)為信號(hào)功率衰減到1/2(約3dB)時(shí)的頻率，在很多情況下，常以fc作為通帶或阻帶截頻;

　　4)固有頻率f0=w0/(2p)為電路沒(méi)有損耗時(shí)，濾波器的諧振頻率，復(fù)雜電路往往有多個(gè)固有頻率。

　　2、增益與衰耗

　　濾波器在通帶內(nèi)的增益并非常數(shù)。

　　1)對(duì)低通濾波器通帶增益Kp一般指w=0時(shí)的增益;高通指w→∞時(shí)的增益;帶通則指中心頻率處的增益;

　　2)對(duì)帶阻濾波器，應(yīng)給出阻帶衰耗，衰耗定義為增益的倒數(shù);

　　3)通帶增益變化量△Kp指通帶內(nèi)各點(diǎn)增益的最大變化量，如果△Kp以dB為單位，則指增益dB值的變化量。

　　3、阻尼系數(shù)與品質(zhì)因數(shù)

　　阻尼系數(shù)是表征濾波器對(duì)角頻率為w0信號(hào)的阻尼作用，是濾波器中表示能量衰耗的一項(xiàng)指標(biāo)。

　　阻尼系數(shù)的倒數(shù)稱為品質(zhì)因數(shù)，是*價(jià)帶通與帶阻濾波器頻率選擇特性的一個(gè)重要指標(biāo)，Q= w0/△w。式中的△w為帶通或帶阻濾波器的3dB帶寬，w0為中心頻率，在很多情況下中心頻率與固有頻率相等。

　　4、靈敏度

　　濾波電路由許多元件構(gòu)成，每個(gè)元件參數(shù)值的變化都會(huì)影響濾波器的性能。濾波器某一性能指標(biāo)y對(duì)某一元件參數(shù)x變化的靈敏度記作Sxy，定義為：Sxy=(dy/y)/(dx/x)。

　　該靈敏度與測(cè)量?jī)x器或電路系統(tǒng)靈敏度不是一個(gè)概念，該靈敏度越小，標(biāo)志著電路容錯(cuò)能力越強(qiáng)，穩(wěn)定性也越高。

　　5、群時(shí)延函數(shù)

　　當(dāng)濾波器幅頻特性滿足設(shè)計(jì)要求時(shí)，為保證輸出信號(hào)失真度不超過(guò)允許范圍，對(duì)其相頻特性∮(w)也應(yīng)提出一定要求。在濾波器設(shè)計(jì)中，常用群時(shí)延函數(shù)d∮(w)/dw*價(jià)信號(hào)經(jīng)濾波后相位失真程度。群時(shí)延函數(shù)d∮(w)/dw越接近常數(shù)，信號(hào)相位失真越小。

　　主要分類

　　按所處理的信號(hào)分為模擬濾波器和數(shù)字濾波器兩種。

　　按所通過(guò)信號(hào)的頻段分為低通、高通、帶通和帶阻濾波器四種。

　　低通濾波器：它允許信號(hào)中的低頻或直流分量通過(guò)，抑制高頻分量或干擾和噪聲;

　　高通濾波器：它允許信號(hào)中的高頻分量通過(guò)，抑制低頻或直流分量;

　　帶通濾波器：它允許一定頻段的信號(hào)通過(guò)，抑制低于或高于該頻段的信號(hào)、干擾和噪聲;

　　帶阻濾波器：它抑制一定頻段內(nèi)的信號(hào)，允許該頻段以外的信號(hào)通過(guò)。

　　按所采用的元器件分為無(wú)源和有源濾波器兩種。

　　無(wú)源濾波器：僅由無(wú)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(jiǎn)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。

　　有源濾波器：由無(wú)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(méi)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(jiǎn)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(wú)源濾波器高，在高壓、高頻、大功率的場(chǎng)合不適用。

　　根據(jù)濾波器的安放位置不同，一般分為板上濾波器和面板濾波器。

　　板上濾波器安裝在線路板上，如PLB、JLB系列濾波器。這種濾波器的優(yōu)點(diǎn)是經(jīng)濟(jì)，缺點(diǎn)是高頻濾波效果欠佳。其主要原因是：

　　1、濾波器的輸入與輸出之間沒(méi)有隔離，容易發(fā)生耦合;

　　2、濾波器的接地阻抗不是很低，削弱了高頻旁路效果;

　　3、濾波器與機(jī)箱之間的一段連線會(huì)產(chǎn)生兩種不良作用： 一個(gè)是機(jī)箱內(nèi)部空間的電磁干擾會(huì)直接感應(yīng)到這段線上，沿著電纜傳出機(jī)箱，借助電纜輻射，使濾波器失效;另一個(gè)是外界干擾在被板上濾波器濾波之前，借助這段線產(chǎn)生輻射，或直接與線路板上的電路發(fā)生耦合，造成敏感度問(wèn)題;

　　濾波陣列板、濾波連接器等面板濾波器一般都直接安裝在屏蔽機(jī)箱的金屬面板上。由于直接安裝在金屬面板上，濾波器的輸入與輸出之間完全隔離，接地良好，電纜上的干擾在機(jī)箱端口上被濾除，因此濾波效果相當(dāng)理想。缺點(diǎn)是必須在設(shè)計(jì)初期考慮安裝所需的配合結(jié)構(gòu)。

　　常見(jiàn)種類

　　數(shù)字濾波器

　　與模擬濾波器相對(duì)應(yīng)，在離散系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用數(shù)字濾波器。它的作用是利用離散時(shí)間系統(tǒng)的特性對(duì)輸入信號(hào)波形或頻率進(jìn)行加工處理。或者說(shuō)，把輸入信號(hào)變成一定的輸出信號(hào)，從而達(dá)到改變信號(hào)頻譜的目的。數(shù)字濾波器一般可以用兩種方法來(lái)實(shí)現(xiàn)：一種方法是用數(shù)字硬件裝配成一臺(tái)專門(mén)的設(shè)備，這種設(shè)備稱為數(shù)字信號(hào)處理機(jī);另一種方法就是直接利用通用計(jì)算機(jī)，將所需要的運(yùn)算編成程序讓通用計(jì)算機(jī)來(lái)完成，即利用計(jì)算機(jī)軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)。

　　低通濾波器

　　低通濾波器是指車載功放中能夠讓低頻信號(hào)通過(guò)而不讓中、高頻信號(hào)通過(guò)的電路，其作用是濾去音頻信號(hào)中的中音和高音成分，增強(qiáng)低音成分以驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器的低音單元。由于車載功放大部分都是全頻段功放，通常采用AB類放大設(shè)計(jì)，功率損耗比較大，所以濾除低頻段的信號(hào)，只推動(dòng)中高頻揚(yáng)聲器是節(jié)省功率、保證音質(zhì)的最佳選擇。此外高通濾波器常常和低通濾波器成對(duì)出現(xiàn)，不論哪一種，都是為了把一定的聲音頻率送到應(yīng)該去的單元。

　　低通濾波器是容許低于截止頻率的信號(hào)通過(guò)，但高于截止頻率的信號(hào)不能通過(guò)的電子濾波裝置。

　　對(duì)于不同濾波器而言，每個(gè)頻率的信號(hào)的減弱程度不同。當(dāng)使用在音頻應(yīng)用時(shí)，它有時(shí)被稱為高頻剪切濾波器, 或高音消除濾波器。

　　低通濾波器概念有許多不同的形式，其中包括電子線路(如音頻設(shè)備中使用的hiss濾波器、平滑數(shù)據(jù)的數(shù)字算法、音障(acoustic barriers)、圖像模糊處理等等，這兩個(gè)工具都通過(guò)剔除短期波動(dòng)、保留長(zhǎng)期發(fā)展趨勢(shì)提供了信號(hào)的平滑形式。

　　低通濾波器在信號(hào)處理中的作用等同于其它領(lǐng)域如金融領(lǐng)域中移動(dòng)平均數(shù)所起的作用;

　　低通濾波器有很多種，其中，最通用的就是巴特沃斯濾波器和切比雪夫?yàn)V波器。

　　帶通濾波器

　　1、帶通濾波器的工作原理：

　　一個(gè)理想的濾波器應(yīng)該有一個(gè)完全平坦的通帶，例如在通帶內(nèi)沒(méi)有增益或者衰減，并且在通帶之外所有頻率都被完全衰減掉，另外，通帶外的轉(zhuǎn)換在極小的頻率范圍完成。實(shí)際上，并不存在理想的帶通濾波器。濾波器并不能夠?qū)⑵谕l率范圍外的所有頻率完全衰減掉，尤其是在所要的通帶外還有一個(gè)被衰減但是沒(méi)有被隔離的范圍。這通常稱為濾波器的滾降現(xiàn)象，并且使用每十倍頻的衰減幅度dB來(lái)表示。通常，濾波器的設(shè)計(jì)盡量保證滾降范圍越窄越好，這樣濾波器的性能就與設(shè)計(jì)更加接近。然而，隨著滾降范圍越來(lái)越小，通帶就變得不再平坦—開(kāi)始出現(xiàn)“波紋”。這種現(xiàn)象在通帶的邊緣處尤其明顯，這種效應(yīng)稱為吉布斯現(xiàn)象。

　　除了電子學(xué)和信號(hào)處理領(lǐng)域之外，帶通濾波器應(yīng)用的一個(gè)例子是在大氣科學(xué)領(lǐng)域，很常見(jiàn)的例子是使用帶通濾波器過(guò)濾3到10天時(shí)間范圍內(nèi)的天氣數(shù)據(jù)，這樣在數(shù)據(jù)域中就只保留了作為擾動(dòng)的氣旋。

　　在頻帶較低的剪切頻率f1和較高的剪切頻率f2之間是共振頻率，這里濾波器的增益最大，濾波器的帶寬就是f2和f1之間的差值。

　　2、帶通濾波器的應(yīng)用區(qū)域：

　　許多音響裝置的頻譜分析器均使用此電路作為帶通濾波器，以選出各個(gè)不同頻段的信號(hào)，在顯示上利用發(fā)光二極管點(diǎn)亮的多少來(lái)指示出信號(hào)幅度的大小。這種有源帶通濾波器的中心頻率 ，在中心頻率fo處的電壓增益Ao=B3/2B1，品質(zhì)因數(shù) ，3dB帶寬B=1/(п*R3*C)也可根據(jù)設(shè)計(jì)確定的Q、fo、Ao值，去求出帶通濾波器的各元件參數(shù)值。R1=Q/(2пfoAoC)，R2=Q/((2Q2-Ao)*2пfoC)，R3=2Q/(2пfoC)。上式中，當(dāng)fo=1KHz時(shí)，C取0.01Uf。此電路亦可用于一般的選頻放大。 有源帶通濾波器電路，此電路亦可使用單電源，只需將運(yùn)放正輸入端偏置在1/2V+并將電阻R2下端接到運(yùn)放正輸入端既可。

　　模擬濾波器

　　模擬濾波器在測(cè)試系統(tǒng)或?qū)Ｓ脙x器儀表中是一種常用的變換裝置。例如：帶通濾波器用作頻譜分析儀中的選頻裝置;低通濾波器用作數(shù)字信號(hào)分析系統(tǒng)中的抗頻混濾波;高通濾波器被用于聲發(fā)射檢測(cè)儀中剔除低頻干擾噪聲;帶阻濾波器用作電渦流測(cè)振儀中的陷波器，等等。

　　用于頻譜分析裝置中的帶通濾波器，可根據(jù)中心頻率與帶寬之問(wèn)的數(shù)值關(guān)系，分為兩種：

　　一種是帶寬B不隨中心頻率人而變化，稱為恒帶寬帶通濾波器，其中心頻率處在任何頻段上時(shí)，帶寬都相同;

　　另一種是帶寬B與中心頻率人的比值是不變的，稱為恒帶寬比帶通濾波器，其中心頻率越高，帶寬也越寬。

　　聲表面波濾波器

　　聲表面波是指聲波在彈性體表面的傳播，這個(gè)波被稱為彈性聲表面波。聲表面波的傳播速度比電磁波的速度約小10萬(wàn)倍。聲表面波濾波器是采用石英晶體、壓電陶瓷等壓電材料，利用其壓電效應(yīng)和聲表面波傳播的物理特性而制成的一種濾波專用器件，廣泛應(yīng)用于電視機(jī)及錄像機(jī)中頻電路中，以取代LC中頻濾波器，使圖像、聲音的質(zhì)量大大提高。

　　SAW 聲表濾波器、聲表諧振器，是在壓電基片材料表面產(chǎn)生并傳播、且其振幅隨深入基片本材料的深度增加而迅速減少的的彈性波。聲表面波(SAW)是傳播于壓電晶體表面的機(jī)械波，其聲速僅為電磁波速的十萬(wàn)分之一，傳播衰耗很小。

　　SAW 聲表器件是在壓電基片上采用微電子工藝技術(shù)制作叉指形電聲換能器和反射器耦合器等，利用基片材料的壓電效應(yīng)，通過(guò)輸入叉指換能器(IDT)將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成聲信號(hào)，并局限在基片表面?zhèn)鞑?#xff0c;輸出IDT將聲信號(hào)恢復(fù)成電信號(hào)，實(shí)現(xiàn)電-聲-電的變換過(guò)程，完成電信號(hào)處理過(guò)程，獲得各種用途的電子器件。采用了先進(jìn)微電子加工技術(shù)制造的聲表面波器件，具有體積小、重量輕、可靠性高、一致性好、多功能以及設(shè)計(jì)靈活等優(yōu)點(diǎn)。

　　介質(zhì)濾波器

　　介質(zhì)濾波器利用介質(zhì)陶瓷材料的低損耗、高介電常數(shù)、頻率溫度系數(shù)和熱膨脹系數(shù)小、可承受高功率等特點(diǎn)設(shè)計(jì)制作的，由數(shù)個(gè)長(zhǎng)型諧振器縱向多級(jí)串聯(lián)或并聯(lián)的梯形線路構(gòu)成。其特點(diǎn)是插入損耗小、耐功率性好、帶寬窄，特別適合CT1，CT2，900MHz，1.8GHz，2.4GHz，5.8GHz，便攜電話、汽車電話、無(wú)線耳機(jī)、無(wú)線麥克風(fēng)、無(wú)線電臺(tái)、無(wú)繩電話以及一體化收發(fā)雙工器等的級(jí)向耦合濾波。

　　有源電力濾波器

　　有源電力濾波器是一種動(dòng)態(tài)抑制諧波和補(bǔ)償無(wú)功的電力電子裝置，它能對(duì)頻率和大小都變化的諧波和無(wú)功進(jìn)行補(bǔ)償，可以彌補(bǔ)無(wú)源濾波器的缺點(diǎn)，獲得比無(wú)源濾波器更好的補(bǔ)償特性，是一種理想的補(bǔ)償諧波裝置。早在70年代，有源電力濾波器的基本原理和主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)就已被確定，但由于受當(dāng)時(shí)的技術(shù)條件限制，未能使有源電力濾波器得以實(shí)施。進(jìn)入80年代后，新型電力電子器件的出現(xiàn)、PWM控制技術(shù)的發(fā)展以及瞬時(shí)無(wú)功功率理論的提出，極大地促進(jìn)了有源電力濾波器技術(shù)的發(fā)展。國(guó)外已開(kāi)始在工業(yè)和民用設(shè)備上廣泛使用有源電力濾波器，并且單機(jī)裝置的容量逐步提高，其應(yīng)用領(lǐng)域從補(bǔ)償用戶自身的諧波向改善整個(gè)電力系統(tǒng)供電質(zhì)量的方向發(fā)展。

　　有源電力濾波器容量與其它三相交流電力設(shè)備的容量定義相同。有源電力濾波器中最基本的是并聯(lián)型，其容量取決于與裝置連接的交流回路電壓有效值與補(bǔ)償電流有效值的乘積。并聯(lián)型有源電力濾波器與諧波源負(fù)載所接的交流電壓相同，因此裝置的容量主要由補(bǔ)償電流決定，而補(bǔ)償電流的大小和裝置的補(bǔ)償目的有關(guān)，即有源電力濾波器僅僅是只補(bǔ)償諧波還是要同時(shí)補(bǔ)償諧波和無(wú)功。只補(bǔ)償諧波時(shí)，有源電力濾波器的補(bǔ)償電流與負(fù)載電流的諧波分量大小相等而方向相反，兩者的有效值是一樣的，這種情況下，裝置的容量取決于負(fù)載電流中諧波的大小。如果要求有源電力濾波器同時(shí)補(bǔ)償諧波和無(wú)功，則裝置容量由補(bǔ)償對(duì)象中諧波組成及要求補(bǔ)償無(wú)功的程度共同決定。

　　由于有源電力濾波器的價(jià)格要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于無(wú)源濾波器，為降低補(bǔ)償裝置的投資，主要辦法就是降低有源電力濾波器的容量。主要思路是將有源電力濾波器和無(wú)源濾波器混合使用，用無(wú)源濾波器濾除諧波源中主要的諧波電流，用有源電力濾波器來(lái)提高總體的補(bǔ)償效果，這就是混合型有源電力濾波器。還有學(xué)者提出其他方法，如注入回路方式等等，其主要目的也是降低有源濾波器的容量，但尚未進(jìn)入實(shí)用階段。

　　有源電力濾波器為了能及時(shí)產(chǎn)生補(bǔ)償電流以抵消諧波源負(fù)載的諧波電流，要求其控制電路必須實(shí)時(shí)檢測(cè)、計(jì)算補(bǔ)償對(duì)象的諧波電流。完成這部分工作的主要是基于瞬時(shí)無(wú)功功率理論的各種檢測(cè)計(jì)算電路。實(shí)現(xiàn)時(shí)多為模擬電路，其線路較為繁瑣、結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜。許多學(xué)者一直在尋找比較簡(jiǎn)單的方法來(lái)完成這部分工作。另外，隨著高速數(shù)據(jù)處理芯片DSP接口功能的日趨完善，采用數(shù)字化方法來(lái)實(shí)現(xiàn)這部分工作的研究也在積極地進(jìn)行。

　　使用注意

　　板上濾波器雖然對(duì)高頻的濾波效果不理想，但是如果應(yīng)用得當(dāng)，可以滿足大部分民用產(chǎn)品電磁兼容的要求。在使用時(shí)要注意以下事項(xiàng)：

　　“干凈地”：如果決定使用板上濾波器，在布線時(shí)就要注意在電纜端口處留出一塊“干凈地”，濾波器和連接器都安裝在“干凈地”上。通過(guò)前面的討論，可知信號(hào)地線上的干擾是十分嚴(yán)重的。如果直接將電纜的濾波電容連接到這種地線上，會(huì)造成嚴(yán)重的共模輻射問(wèn)題。為了取得較好的濾波效果，必須準(zhǔn)備一塊干凈地。并與信號(hào)地只能在一點(diǎn)連接起來(lái)，這個(gè)流通點(diǎn)稱為“橋”，所有信號(hào)線都從橋上通過(guò)，以減小信號(hào)環(huán)路面積。

　　并排設(shè)置：同一組電纜內(nèi)的所有導(dǎo)線的未濾波部分在—起，已濾波部分在一起。否則，一根導(dǎo)線的耒濾波部分會(huì)將另一根導(dǎo)線的已濾波部分重新污染9使電纜整體濾波失效。

　　靠近電纜：濾波器與面板之間的導(dǎo)線的距離應(yīng)盡量短。必要時(shí)，使用金屬板遮擋一下，隔離近場(chǎng)干擾。

　　與機(jī)箱接：安裝濾波器的干諍地要與金屬機(jī)箱可靠地搭接起來(lái)，如果機(jī)箱不是金屬的，就在線路板下方設(shè)置一塊較大的金屬板來(lái)作為濾波地。干凈地與金屬機(jī)箱之間的搭接要保證很低的射頻阻抗。如有必要，可以使用電磁密封襯墊搭接，增加搭接面積，減小射頻阻抗。

　　接地線短：考慮到引腳的電感效應(yīng)，其重要性前面已討淪，濾波器的局部布線和設(shè)計(jì)線路板與機(jī)箱(金屬板)的連接結(jié)構(gòu)時(shí)要特別注意。

　　分組：在端口濾波的電纜和不濾波的電纜應(yīng)盡量遠(yuǎn)離，防止發(fā)生上述的耦合問(wèn)題。

總結(jié)

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