滤波器的综述【文献综述】

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1、毕业论文文献综述电子信息工程滤波器的综述摘要：本文对滤波器作了较为全面的介绍。阐述了滤波器的分类、工作原理、作用及设计。还概述了低通滤波器的情况。详细介绍了双极点巴特沃斯低通滤波器的设计方法，并对未来滤波器的发展进行了展望。关键词：滤波器；低通滤波器；巴特沃斯；双极点有源滤波器1、引言滤波[1]是信号采集、数据处理及通信系统等领域中至关重要的一个环节。在信号频率动态范围不宽的情况下，设计出一种固定截止频率的滤波器技术已经非常成熟，但在诸多工程应用领域，即使是信号频率动态范围较窄，仍需要设计出多种截止频率可以

2、根据实际需求进行选择的滤波器。滤波器是一种用来消除干扰杂讯的器件，将输入或输出经过过滤而得到纯净的直流电。对特定频率的频点或该频点以外的频率进行有效滤除的电路，就是滤波器，其功能就是得到一个特定频率或消除一个特定频率。低通滤波器是让某一频率以下的信号分量通过，而对该频率以上的信号分量大大抑制的电容、电感与电阻等器件的组合装置。2、滤波器2.1滤波器的定义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[2]，相当于频率“筛子”。只要改变(即滤波器的特性）就可以得到

3、不同的输出。2.2滤波器的分类71.按所处理的信号按所处理的信号分为模拟滤波器和数字滤波器两种[3]。2.按所通过信号的频段按所通过信号的频段分为低通、高通、带通和带阻滤波器四种。　　低通滤波器：它允许信号中的低频或直流分量通过，抑制高频分量或干扰和噪声。　　高通滤波器：它允许信号中的高频分量通过，抑制低频或直流分量。　　带通滤波器：它允许一定频段的信号通过，抑制低于或高于该频段的信号、干扰和噪声。　　带阻滤波器：它抑制一定频段内的信号，允许该频段以外的信号通过。3.按所采用的元器件按所采用的元器件分为无源

4、和有源滤波器两种。无源滤波器：仅由无源元件（R、L和C）组成的滤波器，它是利用电容和电感元件的电抗随频率的变化而变化的原理构成的。这类滤波器的优点是：电路比较简单，不需要直流电源供电，可靠性高；缺点是：通带内的信号有能量损耗，负载效应比较明显，使用电感元件时容易引起电磁感应，当电感L较大时滤波器的体积和重量都比较大，在低频域不适用。无源滤波器有源滤波器：由无源元件（一般用R和C）和有源器件（如集成运算放大器）组成。通过传递函数[4]来分析研究有源滤波器的性能和电路的构成。这类滤波器的优点是：通带内的信号不仅

5、没有能量损耗，而且还可以放大，负载效应不明显，多级相联时相互影响很小，利用级联的简单方法很容易构成高阶滤波器，并且滤波器的体积小、重量轻、不需要磁屏蔽（由于不使用电感元件）；缺点是：通带范围受有源器件（如集成运算放大器）的带宽限制，需要直流电源供电，可靠性不如无源滤波器高，在高压、高频、大功率的场合不适用。4.根据滤波器的安放位置根据滤波器的安放位置不同，一般分为板上滤波器和面板滤波器。2.3滤波器的工作原理1.数字滤波器与模拟滤波器相对应，在离散系统中广泛应用数字滤波器[5]7。它的作用是利用离散时间系统

6、的特性对输入信号波形或频率进行加工处理。或者说，把输入信号变成一定的输出信号，从而达到改变信号频谱的目的。数字滤波器[6]一般可以用两种方法来实现：一种方法是用数字硬件装配成一台专门的设备，这种设备称为数字信号处理机；另一种方法就是直接利用通用计算机，将所需要的运算编成程序让通用计算机来完成，即利用计算机软件来实现。1.低通滤波器（low-passfilter）对于不同滤波器而言，每个频率的信号的减弱程度不同。当使用在音频应用时，它有时被称为高频剪切滤波器，或高音消除滤波器。低通滤波器概念有许多不同的形式，

7、其中包括电子线路（如音频设备中使用的hiss滤波器、平滑数据的数字算法、音障（acousticbarriers）、图像模糊处理等等，这两个工具都通过剔除短期波动、保留长期发展趋势提供了信号的平滑形式。低通滤波器在信号处理中的作用等同于其它领域如金融领域中移动平均数（movingaverage）所起的作用；低通滤波器有很多种，其中，最通用的就是巴特沃斯滤波器[7]和切比雪夫滤波器。如下图所示为甚低频有源滤波电路。这是一个巴特沃斯四阶有源低通滤波器，适用于滤除直流电平信号上的甚低频随机脉冲噪声干扰电压，其截止频

8、率(-3dB)约为8Hz，在18Hz处，增益下降20dB。通带内固有衰减为0.467。输入电阻约为40kΩ。滤波器网络电阻均采用数个金属膜精密电阻串联而成。如果其中1μF电容能达到相当精度，则截止频率fc接近理论值。2.模拟滤波器模拟滤波器[8]在测试系统或专用仪器仪表中是一种常用的变换装置。例如：带通滤波器用作频谱分析仪中的选频装置；低通滤波器用作数字信号分析系统中的抗频混滤波；高通滤波器被用于声发射检测仪中剔