濾波器的功能就是允許某一部分頻率的信號(hào)順利的通過(guò)，而另外一部分頻率的信號(hào)則受到較大的抑制，它實(shí)質(zhì)上是一個(gè)選頻電路。
濾波器中，把信號(hào)能夠通過(guò)的頻率范圍，稱(chēng)為通頻帶或通帶；反之，信號(hào)受到很大衰減或完全被抑制的頻率范圍稱(chēng)為阻帶；通帶和阻帶之間的分界頻率稱(chēng)為截止頻率；理想濾波器在通帶內(nèi)的電壓增益為常數(shù)，在阻帶內(nèi)的電壓增益為零；實(shí)際濾波器的通帶和阻帶之間存在一定頻率范圍的過(guò)渡帶。
濾波器
電路 濾波器
其功能就是得到一個(gè)特定頻率
利用這個(gè)特性可以將通過(guò)濾波器的一個(gè)方波群或復(fù)合噪波，而得到一個(gè)特定頻率的正弦波，
濾波器
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(hào)
貝塞爾響應(yīng)
除了會(huì)改變依賴(lài)于頻率的輸入信號(hào)
切貝雪夫響應(yīng)
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?hào)的速度。如果你可以接受通帶具有一些紋波，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；另一個(gè)用于1dB最大通帶紋波。
1、按所處理的信號(hào) 按所處理的信號(hào)分為模擬濾波器 數(shù)字濾波器
2、按所通過(guò)信號(hào)的頻段 按所通過(guò)信號(hào)的頻段分為低通、高通、帶通和帶阻濾波器四種。
低通濾波器
高通濾波器
帶通濾波器
帶阻濾波器
3、按所采用的元器件 按所采用的元器件分為無(wú)源和有源濾波器
3.1、無(wú)源濾波器
無(wú)源濾波器
3.2、有源濾波器
有源濾波器由無(wú)源元件(一般用R和C)和有源器件(如集成運(yùn)算放大器）組成。這類(lèi)濾波器的優(yōu)點(diǎn)是：通帶內(nèi)的信號(hào)不僅沒(méi)有能量損耗，而且還可以放大，負(fù)載效應(yīng)不明顯，多級(jí)相聯(lián)時(shí)相互影響很小，利用級(jí)聯(lián)的簡(jiǎn)單方法很容易構(gòu)成高階濾波器，并且濾波器的體積小、重量輕、不需要磁屏蔽(由于不使用電感元件）；缺點(diǎn)是：通帶范圍受有源器件(如集成運(yùn)算放大器）的帶寬限制，需要直流電源供電，可靠性不如無(wú)源濾波器高，在高壓、高頻、大功率的場(chǎng)合不適用。
4、根據(jù)濾波器的安放位置 根據(jù)濾波器的安放位置不同，一般分為板上濾波器 面板濾波器
4.1、板上濾波器安裝在線路板上。這種濾波器的優(yōu)點(diǎn)是經(jīng)濟(jì)，缺點(diǎn)是高頻濾波效果欠佳。其主要原因是：
4.1.1、濾波器的輸入與輸出之間沒(méi)有隔離，容易發(fā)生耦合；
4.1.2、濾波器的接地阻抗不是很低，削弱了高頻旁路效果；
4.1.3、濾波器與機(jī)箱之間的一段連線會(huì)產(chǎn)生兩種不良作用： 一個(gè)是機(jī)箱內(nèi)部空間的電磁干擾會(huì)直接感應(yīng)到這段線上，沿著電纜傳出機(jī)箱，借助電纜輻射，使濾波器失效；另一個(gè)是外界干擾在被板上濾波器濾波之前，借助這段線產(chǎn)生輻射，或直接與線路板上的電路發(fā)生耦合，造成敏感度問(wèn)題；
4.2、面板濾波器
濾波陣列板、濾波連接器等面板濾波器一般都直接安裝在屏蔽機(jī)箱的金屬面板上。由于直接安裝在金屬面板上，濾波器的輸入與輸出之間完全隔離，接地良好，電纜上的干擾在機(jī)箱端口上被濾除，因此濾波效果相當(dāng)理想。缺點(diǎn)是必須在設(shè)計(jì)初期考慮安裝所需的配合結(jié)構(gòu)。
濾波器
用來(lái)說(shuō)明濾波器性能的技術(shù)指標(biāo)主要有：
中心頻率f0，即工作頻帶的中心
帶寬BW
通帶衰減，即通帶內(nèi)的最大衰減
阻帶衰減
對(duì)于實(shí)際濾波器而言，考慮到實(shí)際的組成元件的品質(zhì)因數(shù)的取值是一有限值（因?yàn)槭芟抻诓牧吓c工藝的水平），所以所有工程上的實(shí)用濾波器都是有損濾波器，因此對(duì)于這些濾波器還應(yīng)考慮通帶內(nèi)的最小插入衰減。
現(xiàn)代濾波器設(shè)計(jì)，多是采用濾波器變換的方法加以實(shí)現(xiàn)。主要是通過(guò)對(duì)低通原型濾波器進(jìn)行頻率變換與阻抗變換，來(lái)得到新的目標(biāo)濾波器�！ �
濾波器
理想的低通濾波器應(yīng)該能使所有低于截止頻率的信號(hào)無(wú)損通過(guò)，而所有高于截止頻率的信號(hào)都應(yīng)該被無(wú)限的衰減，從而在幅頻特性曲線上呈現(xiàn)矩形，故而也稱(chēng)為矩形濾波器（brick-wallfilter）。遺憾的是，如此理想的特性是無(wú)法實(shí)現(xiàn)的，所有的設(shè)計(jì)只不過(guò)是力圖逼近矩形濾波器的特性而已。根據(jù)所選的逼近函數(shù)的不同，可以得到不同的響應(yīng)。雖然逼近函數(shù)函數(shù)多種多樣，但是考慮到實(shí)際電路的使用需求，我們通常會(huì)選用“巴特沃斯響應(yīng) 切比雪夫響應(yīng)
“巴特沃斯響應(yīng)”帶通濾波器具有平坦的響應(yīng)特性，而“切比雪夫響應(yīng)”帶通濾波器卻具有更陡的衰減特性。所以具體選用何種特性，需要根據(jù)電路或系統(tǒng)的具體要求而定。但是，“切比雪夫響應(yīng)”濾波器對(duì)于元件的變化最不敏感，而且兼具良好的選擇性與很好的駐波特性（位于通帶的中部），所以在一般的應(yīng)用中，推薦使用“切比雪夫響應(yīng)”濾波器。
濾波器
濾波器
儀表
一種是帶寬B不隨中心頻率人而變化，稱(chēng)為恒帶寬帶通濾波器，其中心頻率處在任何頻段上時(shí)，帶寬都相同；
板上濾波器雖然對(duì)高頻的濾波效果不理想，但是如果應(yīng)用得當(dāng)，可以滿(mǎn)足大部分民用產(chǎn)品電磁兼容的要求。在使用時(shí)要注意以下事項(xiàng)：
1、“干凈地” 如果決定使用板上濾波器，在布線時(shí)就要注意在電纜端口處留出一塊“干凈地”，濾波器和連接器都安裝在“干凈地”上。通過(guò)前面的討論，可知信號(hào)地線上的干擾是十分嚴(yán)重的。如果直接將電纜的濾波電容連接到這種地線上，會(huì)造成嚴(yán)重的共模輻射問(wèn)題。為了取得較好的濾波效果，必須準(zhǔn)備一塊干凈地。并與信號(hào)地只能在一點(diǎn)連接起來(lái)，這個(gè)流通點(diǎn)稱(chēng)為“橋”，所有信號(hào)線都從橋上通過(guò)，以減小信號(hào)環(huán)路面積。
2、濾波器要并排設(shè)置 同一組電纜內(nèi)的所有導(dǎo)線的未濾波部分在—起，已濾波部分在一起。否則，一根導(dǎo)線的耒濾波部分會(huì)將另一根導(dǎo)線的已濾波部分重新污染9使電纜整體濾波失效。
3、濾波器要盡量靠近電纜的端口 波器與面板之間的導(dǎo)線的距離應(yīng)盡量短。必要時(shí)，使用金屬板遮擋一下，隔離近場(chǎng)干擾。
4、濾波器與機(jī)箱的搭接 安裝濾波器的干諍地要與金屬機(jī)箱可靠地搭接起來(lái)，如果機(jī)箱不是金屬的，就在線路板下方設(shè)置一塊較大的金屬板來(lái)作為濾波地。干凈地與金屬機(jī)箱之間的搭接要保證很低的射頻阻抗。如有必要，可以使用電磁密封襯墊搭接，增加搭接面積，減小射頻阻抗。
5、濾波器接地線要短
考慮到引腳的電感效應(yīng)，其重要性前面已討淪，濾波器的局部布線和設(shè)計(jì)線路板與機(jī)箱（金屬板）的連接結(jié)構(gòu)時(shí)要特別注意。
6、濾波線與未濾波線分組
在端口濾波的電纜和不濾波的電纜應(yīng)盡量遠(yuǎn)離，防止發(fā)生上述的耦合問(wèn)題。
能選擇、通過(guò)或抑制某頻率范圍信號(hào)的電路或器件。早在19世紀(jì)80年代，電阻、電容濾波電路就已經(jīng)出現(xiàn)。具有頻率選擇功能的電感、電容諧振回路(圖1)可作為最簡(jiǎn)單的濾波器。德國(guó)K.W.華格納和美國(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室的G.A.坎貝爾，分別于1915年提出關(guān)于濾波器的論文，已被世界公認(rèn)為濾波器的獨(dú)立發(fā)明者。1923年以后，貝爾實(shí)驗(yàn)室的O.J.查貝爾提出定K型、m誘導(dǎo)型影像參數(shù)濾波器設(shè)計(jì)方法。1939年德國(guó)W.考爾和美國(guó)S.達(dá)靈頓分別提出工作參數(shù)濾波器設(shè)計(jì)理論。由于許多電路和系統(tǒng)都要區(qū)分不同頻率的信號(hào)，濾波器遂被廣泛地用在通信、廣播、雷達(dá)以及許多儀器和設(shè)備中。
濾波器
濾波器的應(yīng)用頻率范圍極寬，有適用于低到零點(diǎn)幾赫的濾波器，也有高到微波波段的濾波器。根據(jù)濾波頻率的中心頻率和其他要求的不同，濾波器中采用各種諧振元件，電感、電容是最常用的諧振元件。對(duì)于工作于1千赫～100兆赫、相對(duì)帶寬較窄且溫度和時(shí)間穩(wěn)定性要求高的濾波器,常用壓電晶體作為諧振元件(見(jiàn)晶體濾波器
濾波器
濾波器工作在內(nèi)阻抗為Z s 的電壓源與負(fù)載Z L 之間(圖3)，U 1 、I 1 及U 2 、I 2 分別表示輸入端和輸出端的復(fù)數(shù)電壓和電流。濾波器的傳輸函數(shù)用下式表示：
濾波器
式中T (jω )的實(shí)數(shù)部分稱(chēng)為衰減,虛數(shù)部分稱(chēng)為相位。輸出功率|U 2 I 2 |等于輸入功率|U 1 I 1 |,衰減為零，表示該頻率范圍內(nèi)的輸入信號(hào)能全部通過(guò)。衰減很小的頻帶稱(chēng)為通帶。衰減大的頻帶稱(chēng)為阻帶。通帶和阻帶交界處的頻率稱(chēng)為截止頻率。低通濾波器的通帶由頻率為零起一直到截止頻率為止，其阻帶在截止頻率高的一側(cè)。高通濾波器的起始頻率決定于設(shè)計(jì)要求，其通帶在截止頻率高的一側(cè)。帶通濾波器是以?xún)蓚�(gè)有限截止頻率之間的頻段為通帶。帶阻濾波器的通帶和阻帶正好與帶通濾波器的相反。還有一種梳齒濾波器，它有許多按一定頻率間隔相間排列的通帶和阻帶。 影像參數(shù)濾波器設(shè)計(jì)理論 影像參數(shù)的含義基于內(nèi)阻抗Z s 等于11′端的輸入阻抗Z Z L 等于22′端的輸出阻抗Z Z 1 ·Z 2 =K 2 (K 為常數(shù)),稱(chēng)為定K型濾波器。定K型低通濾波器在頻率為無(wú)限大時(shí),會(huì)出現(xiàn)無(wú)限大衰減。為使有限頻率處出現(xiàn)無(wú)限大衰減,可在Z 1 或1/Z 2 式中乘一常數(shù)m (0＜m ＜1),使其成為m 誘導(dǎo)形濾波器。m 通常取0.5～0.6,以便使影像阻抗在通帶內(nèi)近似于一個(gè)常數(shù),允許用純電阻來(lái)代替電源阻抗和負(fù)載。若干個(gè)基本節(jié)按影像阻抗原則連接，可構(gòu)成滿(mǎn)足一定衰減要求的復(fù)合式濾波器。變換元件可把低通濾波器變?yōu)楦咄�、帶通或帶阻濾波器（圖5）。
濾波器
濾波器
濾波器
工作參數(shù)濾波器設(shè)計(jì)理論 假定圖3中Z s 和Z L 都等于純電阻的濾波電路,設(shè)計(jì)中已成功應(yīng)用逼近理論中使最大偏差極小的準(zhǔn)則，以及保角變換和橢圓函數(shù)的一些結(jié)果。雖然計(jì)算比較復(fù)雜，但設(shè)計(jì)結(jié)果接近實(shí)際應(yīng)用情況。自從電路的計(jì)算機(jī)輔助分析與設(shè)計(jì)得到實(shí)用以來(lái),濾波電路設(shè)計(jì)者常把所得結(jié)果列成表,濾波器的元件值可直接查表得出，甚為方便。 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) Theorie der Linearen Wechselstromscha-ltungen , Bd.Ⅰ und Ⅱ, Akademie Verlag, Berlin,1954,1960.
式中T(jω)的實(shí)數(shù)部分稱(chēng)為衰減,虛數(shù)部分稱(chēng)為相位。輸出功率|U2I2|等于輸入功率|U1I1|,衰減為零，表示該頻率范圍內(nèi)的輸入信號(hào)能全部通過(guò)。衰減很小的頻帶稱(chēng)為通帶。衰減大的頻帶稱(chēng)為阻帶。通帶和阻帶交界處的頻率稱(chēng)為截止頻率。低通濾波器的通帶由頻率為零起一直到截止頻率為止，其阻帶在截止頻率高的一側(cè)。高通濾波器的起始頻率決定于設(shè)計(jì)要求，其通帶在截止頻率高的一側(cè)。帶通濾波器是以?xún)蓚�(gè)有限截止頻率之間的頻段為通帶。帶阻濾波器的通帶和阻帶正好與帶通濾波器的相反。還有一種梳齒濾波器，它有許多按一定頻率間隔相間排列的通帶和阻帶。 
，負(fù)載阻抗ZL等于22′端的輸出阻抗Z
（圖3），即猶如各側(cè)兩邊的影像。在低通濾波器的基本節(jié)內(nèi)(圖4)若阻抗Z1·Z2=K2(K為常數(shù)),稱(chēng)為定K型濾波器。定K型低通濾波器在頻率為無(wú)限大時(shí),會(huì)出現(xiàn)無(wú)限大衰減。為使有限頻率處出現(xiàn)無(wú)限大衰減,可在Z1或1/Z2式中乘一常數(shù)m(0＜m＜1),使其成為m誘導(dǎo)形濾波器。m通常取0.5～0.6,以便使影像阻抗在通帶內(nèi)近似于一個(gè)常數(shù),允許用純電阻來(lái)代替電源阻抗和負(fù)載。若干個(gè)基本節(jié)按影像阻抗原則連接，可構(gòu)成滿(mǎn)足一定衰減要求的復(fù)合式濾波器。變換元件可把低通濾波器變?yōu)楦咄�、帶通或帶阻濾波器（圖5）。
