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滤波器有几种?四种滤波器之间对比详解

作者:ag8亚洲游戏 发布时间:2020-06-08 09:03 点击:

  如今的滤波器已经广泛的渗透到来日常的生活中。那么最常用的四种滤波器是那种呢?它主要分为哪四类?就目前来说,最经典的数字滤波器有巴特沃斯滤波器、切比雪夫滤波器、椭圆滤波器和贝塞尔滤波器。

  巴特沃斯滤波器的特点是通频带内的频率响应曲线最大限度平坦,没有起伏,而在阻频带则逐渐下降为零。在振幅的对数对角频率的波特图上,从某一边界角频率开始,振幅随着角频率的增加而逐步减少,趋向负无穷大。巴特沃斯滤波器的频率特性曲线,无论在通带内还是阻带内都是频率的单调函数。因此,当通带的边界处满足指标要求时,通带内肯定会有裕量。所以,更有效的设计方法应该是将精确度均匀的分布在整个通带或阻带内,或者同时分布在两者之内。这样就可用较低阶数的系统满足要求。这可通过选择具有等波纹特性的逼近函数来达到。

  切比雪夫滤波器是在通带或阻带上频率响应幅度等波纹波动的滤波器,振幅特性在通带内是等波纹。在阻带内是单调的称为切比雪夫I型滤波器;振幅特性在通带内是单调的,在阻带内是等波纹的称为切比雪夫II型滤波器。采用何种形式的切比雪夫滤波器取决于实际用途。

  椭圆滤波器(Elliptic filter)又称考尔滤波器(Cauer filter),是在通带和阻带等波纹的一种滤波器。它比切比雪夫方式更进一步地是同时用通带和阻带的起伏为代价来换取过渡带更为陡峭的特性。相较其他类型的滤波器,椭圆滤波器在阶数相同的条件下有着最小的通带和阻带波动。

  贝赛尔(Bessel)滤波器是具有最大平坦的群延迟(线性相位响应)的线性过滤器。贝赛尔滤波器常用在音频天桥系统中。模拟贝赛尔滤波器描绘为几乎横跨整个通频带的恒定的群延迟,因而在通频带上保持了被过滤的信号波形。

  贝塞尔(Bessel)滤波器具有最平坦的幅度和相位响应。带通(通常为用户关注区域)的相位响应近乎呈线性。Bessel滤波器可用于减少所有IIR滤波器固有的非线性相位失真。贝塞尔(Bessel)线性相位滤波器正是由于具有向其截止频率以下的所有频率提供等量延时的特性,才被用于音频设备中,在音频设备中,必须在不损害频带内多信号的相位关系前提下,消除带外噪声。另外,贝塞尔滤波器的阶跃响应很快,并且没有过冲或振铃,这使它在作为音频DAC输出端的平滑滤波器,或音频ADC输入端的抗混叠滤波器方面,是一种出色的选择。贝塞尔滤波器还可用于分析D类放大器的输出,以及消除其它应用中的开关噪声,来提高失真测量和示波器波形测量的精确度。

  巴特沃斯滤波器的特点是通频带内的频率响应曲线最大限度平坦,没有起伏,而在阻频带则逐渐下降为零。

  切比雪夫滤波器在过渡带比巴特沃斯滤波器的衰减快,但频率响应的幅频特性不如后者平坦。切比雪夫滤波器和理想滤波器的频率响应曲线之间的误差最小,但是在通频带内存在幅度波动。

  贝塞尔滤波器具有最平坦的幅度和相位响应。带通(通常为用户关注区域)的相位响应近乎呈线性。

  椭圆滤波器的幅频曲线下降最陡,其次为切比雪夫滤波器,再次为巴特沃斯滤波器,下降最平缓的为贝塞尔滤波器。

  贝塞尔滤波器通带等纹波,阻带下降慢。也就是说幅频特性的选频特性最差。但是,贝塞尔滤波器具有最佳的线性相位特性。

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