昨日，儀商的小編整理了《濾波器的種類竟然有這么多！》，從多個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域分析了濾波器的種類。下面將濾波器的種類，按所處理的信號(hào)分為模擬濾波器和數(shù)字濾波器。
數(shù)字濾波器基本原理
導(dǎo)入數(shù)字濾波器的信號(hào)處理過(guò)程示于圖。其中模擬信號(hào)(連續(xù)信號(hào))
必須利用采樣定理(sampling theorem)進(jìn)行采樣。輸入信號(hào)經(jīng)過(guò)模擬低通濾波即抗折疊濾波器(anti-aliasing filter)去掉輸入信號(hào)中的高頻分量。經(jīng)過(guò)平滑化的模擬信號(hào)再用于采樣。另外D-A轉(zhuǎn)換后模擬信號(hào)要經(jīng)過(guò)平滑濾波器(smoothing filter)進(jìn)行平滑處理，該工作可用模擬低通濾波器來(lái)完成。
另外，數(shù)字通信中使用的數(shù)字均衡器(digital equalizer)也可以視作一種數(shù)字濾波器，但是用數(shù)字均衡器直接進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理時(shí)，就不再需要圖中的A-D轉(zhuǎn)換器和D-A轉(zhuǎn)換器。
所謂數(shù)字濾波器，就是把輸入序列通過(guò)一定的運(yùn)算變換成輸出序列。如上圖所示。其時(shí)域輸入輸出關(guān)系是
若x(n) ,y (n)的傅里葉變換存在，則輸入輸出的頻域關(guān)系是
假定|X(ejw)|，|H(ejw)|如圖中(a)，(b)所示，則由式得|Y(ejw)|如圖(c)所示。
這樣，x(n)通過(guò)系統(tǒng)h(n)的結(jié)果是使得輸出y(n)中不再含有|w|>wc的頻率部分，而使|w|
數(shù)字濾波器的主要特點(diǎn)：
1、數(shù)字濾波器對(duì)外界環(huán)境不太敏感，具有更高的可靠性。
2、數(shù)字濾波器可以實(shí)現(xiàn)精確的線性相位和多速率處理等模擬濾波器無(wú)法實(shí)現(xiàn)的功能。
3、數(shù)字濾波器只要提高字長(zhǎng)，可以實(shí)現(xiàn)任意精度的信號(hào)處理。
4、數(shù)字濾波器實(shí)現(xiàn)更加靈活，并能同時(shí)進(jìn)行信號(hào)的存儲(chǔ)。
5、數(shù)字處理的信號(hào)的頻域?qū)挾纫艿讲蓸勇实南拗啤?/span>
數(shù)字濾波器與模擬濾波器的主要區(qū)別
1、數(shù)字濾波器用于離散系統(tǒng)，模擬濾波器用于連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)，也可以用在離散時(shí)間系統(tǒng)中，比如SC(開(kāi)關(guān)電容)濾波器。
2、數(shù)字濾波器由數(shù)字乘法器、加法器和延時(shí)單元組成的一種算法或裝置。數(shù)字濾波器的功能是對(duì)輸入離散信號(hào)的數(shù)字代碼進(jìn)行運(yùn)算處理，以達(dá)到改變信號(hào)頻譜的目的。
數(shù)字濾波器可用計(jì)算機(jī)軟件實(shí)現(xiàn)，也可用大規(guī)模集成數(shù)字硬件實(shí)現(xiàn)。模擬濾波器有有源和無(wú)源的，有源濾波器主要是有運(yùn)放，或者跨到運(yùn)放，及電阻，電容構(gòu)成。無(wú)源的濾波器主要是R,L,C構(gòu)成。模擬濾波器會(huì)有電壓漂移、溫度漂移和噪聲等問(wèn)題，而數(shù)字濾波器不存在這些問(wèn)題，因而可以達(dá)到很高的穩(wěn)定度和精度。
3、從實(shí)現(xiàn)手段上看，模擬濾波器一般用電容，電感這些模擬器件搭建的，數(shù)字濾波器可以通過(guò)軟件或者數(shù)字芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)。模擬濾波器參數(shù)改變時(shí)要更換電容、電感，很麻煩。數(shù)字濾波器參數(shù)改變時(shí)有時(shí)只需要修改一下系數(shù)就可以做到了(如軟件實(shí)現(xiàn)時(shí))。
4、從技術(shù)指標(biāo)上看，舉個(gè)例子模擬濾波器要達(dá)到-60dB就非常困難了，而數(shù)字濾波器可以比較容易地達(dá)到這個(gè)指標(biāo)。
5、模擬濾波器和數(shù)字濾波器最大的區(qū)別是數(shù)字濾波器關(guān)于Fs/2頻率是翻轉(zhuǎn)的，也就是對(duì)稱的;而模擬濾波器不是。所以在DAC之中會(huì)選擇大量插值濾波，把鏡頻頻率放到很遠(yuǎn)的頻點(diǎn)上，之后在射頻段用聲表這樣的模擬濾波器濾掉鏡頻。所以數(shù)字模擬濾波器缺一不可。
6、模擬濾波器與數(shù)字濾波器的表達(dá)方式不同：模擬濾波器用H(S)表示，而數(shù)字濾波器用H(Z)表示。模擬濾波器是以幅頻特性的逼近為主，而數(shù)字濾波器則可以實(shí)現(xiàn)相位的匹配。
