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滤波器原理
滤波器是一种选频装置，可以使信号中特定的频率成分通过，而极大地衰减其它频率成分。在测试装置中，利用滤波器的这种选频作用，可以滤除
干扰噪声或进行频谱分析。
广义地讲，任何一种信息传输的通道 （媒质）都可视为是一种滤波器。 域函数描述其传输特性。因此，构成测试系统的任何一个环节，诸如机械 频率范围内，按其频域特性，对所通过的信号进行变换与处理。
本文所述内容属于模拟滤波范围。主要介绍模拟滤波器原理、种类、 已得到广泛应用，但模拟滤波在自动检测、 自动控制以及电子测量仪器中
二、滤波器分类
因为，任何装置的响应特性都是激励频率的函数，都可用频 系统、电气网络、仪器仪表甚至连接导线等等，都将在一定
数学模型、主要参数、RC滤波器设计。尽管数字滤波技术 仍被广泛应用。 带通滤波器
⑴低通滤波器
从0〜f2频率之间，幅频特性平直，它
过，而高于f2的频率成分受到极大地衰减。
⑵高通滤波器
与低通滤波相反，从频率 fl〜8,其幅
受衰减地通过，而低于fi的频率成分将受到 ⑶带通滤波器
它的通频带在fi〜f2之间。它使信号中 而其它成分受到衰减。
⑷带阻滤波器
与带通滤波相反，阻带在频率 fi〜f2之
减，其余频率成分的信号几乎不受衰减地通 带通滤波器
； = : ；
低通滤披器
1=
高通滤波器
0 fl f
带阻滤波器
可以使信号中低于f2的频率成分几乎不受衰减地通
频特性平直。它使信号中高于fi的频率成分几乎不 极大地衰减。
高于fi而低于f2的频率成分可以不受衰减地通过，
间。它使信号中高于fi而低于f2的频率成分受到衰 过。
0 fl f
0 fl f2 f
低通滤波器和高通滤波器是滤波器的两种最基本的形式，其它的滤波器都可以分解为这两种类型的滤波器，例如：低通滤波器与高通滤波器的串联 为带通滤波器，低通滤波器与高通滤波器的并联为带阻滤波器。
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⑴巴特 沃斯滤波 器 从幅频特 性提出要 求，而不 考虑相频 特性。巴 特沃斯滤
低通滤波器与高通滤波器的串联
低通滤波器与高通滤波器的并联 最佳逼近特性”标准分类
呛）
1
-1J04
.n=4
〜n=8
波器具有最大平坦幅度特性，其幅频响应表达式为:
⑵切比雪夫滤波 器
切贝雪夫滤波器也是从幅频特性方面提出逼近要求
看出，前者的相频响应更接 ⑶贝塞尔滤波器
只满足相频特性而不关 其相移和频率成正比，即为 的应用。
二、理想滤波器
理想滤波器是指能使通
为零的滤波器，其通带和阻带之间有明显的 数，相频特性的斜率为常值；在通带外的幅 理想低通滤波器的频率响应函数为 ：
其它
其幅频及相频特性曲线为:
H(f)
£
X
1
分界线。也就是说，理想滤波器在通带内的幅频特性应为常 频特性应为零。
的，其幅频响应表达式为:
£是决定通带波纹大小的系数，波纹的产生是由于实际滤波网络中含有电抗元件； Tn是第一类切贝雪夫多项式。
与巴特沃斯逼近特性相比较， 这种特性虽然在通带内有起伏，但对同样的 n值在进入阻带以后衰减更陡峭，更接近理想情况。 &值越小，通带起伏越
小，截止频率点衰减的分贝值也越小，但进入阻带后衰减特性变化缓慢。切贝雪夫滤波器与巴特沃斯滤波器进行比较，切贝雪夫滤波器的通带有波纹， 过渡带轻陡直，因此，在不允许通带内有纹波的情况下，巴特沃斯型更可取；从相频响应来看，巴特沃斯型要优于切贝雪夫型，通过上面二图比较可以 近于直线。
心幅频特性。贝塞尔滤波器又称最平时延或恒时延滤波器。 一线性关系。但是由于它的幅频特性欠佳， 而往往限制了它
带内信号的幅值和相位都不失真， 阻带内的频率成分都衰减
分析上式所表示的频率特性可知，该滤波器在时域内的脉冲响应函数 h （t）为sine函数，图形如下图所示。脉冲响应的波形沿横坐标左、右无限延
伸，从图中可以看出，在 t=0时刻单位脉