濾波器,顧名思義,是對波進(jìn)行過濾的器件。“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)間起伏變化的過程。該過程通過各類傳感器的作用,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。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,又習(xí)慣地稱之為模擬信號(Analog Signal)。隨著數(shù)字式電子計(jì)算機(jī)(一般簡稱計(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)對信號進(jìn)行處理,產(chǎn)生了在抽樣定理指導(dǎo)下將連續(xù)時(shí)間信號變換成離散時(shí)間信號的完整的理論和方法。也就是說,可以只用原模擬信號在一系列離散時(shí)間坐標(biāo)點(diǎn) 上的樣本值表達(dá)原始信號而不丟失任何信息,波、波形、信號這些概念既然表達(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,靠的就是波形信號的傳遞。信號在它的產(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,甚至是在相當(dāng)多的情況下,這種畸變還 很嚴(yán)重,以至于信號及其所攜帶的信息被深深地埋在噪聲當(dāng)中了。
響應(yīng)類型
巴特沃斯(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,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,其對于維護(hù)增益的平坦性來說非常重要。
貝塞爾
除了會(huì)改變依賴于頻率的輸入信號的幅度外,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
在一些應(yīng)用當(dāng)中,最為重要的因素是濾波器截?cái)嗖槐匾盘柕乃俣取H绻憧梢越邮芡◣Ь哂幸恍┘y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;