濾波器的主要參數

主要分類

按所處理的信號分為模擬濾波器和數字濾波器兩種。按所通過信號的頻段分為低通、高通、帶通、帶阻和全通濾波器五種。低通濾波器：它允許信號中的低頻或直流分量通過，抑制高頻分量或干擾和噪聲；高通濾波器：它允許信號中的高頻分量通過，抑制低頻或直流分量；帶通濾波器：它允許一定頻段的信號通過，抑制低于或高于該頻段的信號、干擾和噪聲；帶阻濾波器：它抑制一定頻段內的信號，允許該頻段以外的信號通過，又稱為陷波濾波器。 [1] 全通濾波器：全通濾波器是指在全頻帶范圍內，信號的幅值不會改變，也就是全頻帶內幅值增益恒等于1。一般全通濾波器用于移相，也就是說，對輸入信號的相位進行改變，理想情況是相移與頻率成正比，相當于一個時間系統(tǒng)。

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數字濾波器的對比

數字濾波器現在主要有兩種，一種是IIR，我們稱之為無限的沖激響應濾波器，另外一種是FIR，這種濾波器是與IIR相對應的，這個是有限的沖激響應濾波器。兩個系統(tǒng)都是有各自的特點的，FIR的濾波器是沒有閉環(huán)的反饋的環(huán)路信號，它的結構比較簡單，可以實現比較嚴格的線性方程的相位的計算，一般情況下相位的要求不嚴格一 般不會使用這個濾波器，相反的話，會采用這種濾波器。當然在很多的場景下面，我們要對信號進行一些實時的處理，當現場的信號數據越來越多的情況下，我們對硬件的性能要求就越來越高，市面上很多的單片機已經無法滿足我們實際的功能需求，一般的8位的16位的乃至32位的單片機以及ARM芯片已經不能在對算法進行支撐，由于專門為數字處理設計的DSP控制器的出現，提高了我們?yōu)V波器的效率，DSP很多情況下可以使用多組總線的方式，并行處理多組實時的數據，獨立的一些算法器充分的使用大大提高了我們?yōu)V波器的效率。對于硬件上的短板完全可以由DSP的芯片進行彌補，做到對數字信號的實時處理與計算。DSP與普通的微處理器相比有很大的數字信號的處理優(yōu)勢，他是單片機以及ARM的繼承，為信號處理做了一些局部的開發(fā)和改進，大大的增強了數字處理的能力，它有特定的數據流程格式、有特定的算法器，有特殊的系統(tǒng)結構為解決復雜的數字信號的處理提供了很多優(yōu)越的條件和基礎，通過對DSP的編程可以實現IIR濾波器。 FIR濾波器實際上有一定的缺陷，這類系統(tǒng)只有零點，它不會跟IIR系統(tǒng)的那樣容易獲取比較好衰減的特性，但是也有更加明顯的優(yōu)勢。他是通過非硬件電路實現的，相比硬件電路實現濾波器主要優(yōu)點有很多，例如，效率很高、有極點、有反饋等。

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常見錯誤

分析設備超標的原因，不外乎以下兩個方面：

1)設備產生的騷擾太強;2)設備的濾波不足。

對于種情況，我們可以通過在騷擾源處采取措施，降低騷擾的強度，或者增加電源濾波器的階數，提高濾波器對騷擾的抑制能力來解決。對于第二種情況，除了濾波器自身性能不好以外，濾波器的安裝方式對它的性能影響很大。這一點往往是被設計工程師忽視的。在很多測試中，我們通過更改濾波器的安裝方式就能使設備順利通過測試。下面是一些常見的濾波器錯誤安裝方式對濾波器性能影響的實例。

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低通濾波器實例

理想與實際濾波器一個理想的低通濾波器能夠完全剔除高于截止頻率的所有頻率信號并且低于截止頻率的信號可以不受影響地通過。實際上的轉換區(qū)域也不再存在。一個理想的低通濾波器可以用數學的方法（理論上）在頻域中用信號乘以矩形函數得到，作為具有同樣效果的方法，也可以在時域與sinc函數作卷積得到。然而，這樣一個濾波器對于實際真正的信號來說是不可實現的，這是因為sinc函數是一個延伸到無窮遠處的函數（extends to infinity），所以這樣的濾波器為了執(zhí)行卷積就需要預測未來并且需要有過去所有的數據。對于預先錄制好的數字信號（在信號的后邊補零，并使得由此產生的濾波后的誤差小于量化誤差）或者無限循環(huán)周期信號來說這是可實現的。實時應用中的實際濾波器通過將信號一小段時間讓它們能夠“看到”未來的一小部分來近似地實現理想濾波器，這已為相移所證明。近似精度越高所需要的越長。采樣定理描述了如何使用一個完善的低通濾波器和奈奎斯特-香農插值公式從數字信號采樣重建連續(xù)信號。實際的數模轉換器都是使用近似濾波器。

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