过滤器的分类有哪几种

什么是过滤器

滤波器是一种频率选择器件，它使信号的某些频率分量通过并大大衰减其他频率分量。在测试装置中，可以使用滤波器的频率选择功能对干扰噪声进行滤除或进行频谱分析。从广义上讲，任何信息传输渠道（媒介）都可以被视为过滤器。由于任何器件的响应特性都是激励频率的函数，因此这些传输特性可以用频域函数来描述。因此，测试系统的任何部分，如机械系统、电气网络、仪器仪表甚至连接线等，都会根据其频域特性对在一定频率范围内通过的信号进行变换和处理。

根据滤波器信号处理的性质，滤波器分为模拟滤波器和数字滤波器。

过滤器的分类

2.1 基于滤波器频率选择的分类

低通滤波器

从0到f2，幅频特性平坦，可使信号中f2以下的频率分量几乎不衰减，f2以上的频率分量衰减很大。

高通滤波器

与低通滤波相比，振幅-频率特性从频率f_1~∞是平坦的，这使得f_1以上的频率分量几乎不衰减地通过，而f_1以下的频率分量会大大衰减。

带通滤波器

带通滤波器的通带在f1和f2之间。它允许信号中高于f1和低于f2的频率分量通过而不会衰减，而其他分量则衰减。

带阻滤波器

与带通滤波相比，带阻滤波器的阻带在频率f1~f2之间。它衰减信号中高于f1和低于f2的频率分量，并通过其余频率分量几乎不衰减。

注意

低通滤波器和高通滤波器是滤波器的两种最基本形式。其他过滤器可以分为这两种类型的过滤器。例如，低通滤波器和高通滤波器的串联是带通滤波器;低通滤波器和高通滤波器的并联是带阻滤波器。

低通滤波器和高通滤波器的串联

低通滤波器和高通滤波器的并联

2.2 基于“最佳逼近性质”标准的分类

巴特沃斯过滤器

巴特沃兹滤波器的要求将从幅度-频率特性提出，而不考虑相频特性。巴特沃兹滤波器具有最大平坦振幅的特点。幅值频率响应表达式为：

In 是过滤器的顺序;WC是滤波器的截止频率，

当 w=wc 时， |H（wc）|2=1/2，所以wc对应于滤波器的-3db点。

巴特沃斯低通滤波器使用巴特沃斯函数作为滤波器的传递函数H（s），并以最高阶泰勒级数的形式近似滤波器的理想矩形形状。

切比雪夫滤波器

切比雪夫滤波器的近似要求也从幅频特性提出。幅值频率响应表达式为：

ε是决定通带纹波大小的波动系数，0 《ε 《1。纹波是由于实际滤波器网络中存在电抗元件;wc 是通带截止频率，Tn 是 n 阶切比雪夫多项式。

与巴特沃兹近似性质相比，尽管该特性在通带内波动，但在进入阻带后，对于相同的n值，其衰减幅度更大，并且更接近理想情况。ε值越小，通带内的波动就越小。同时，截止频率处衰减的分贝值也会变小，但进入阻带后的衰减特性会减慢。与巴特沃兹滤波器相比，切比雪夫滤波器通带存在纹波，切比雪夫滤波器的过渡带为轻陡直;因此，当通带中不允许纹波时，巴特沃兹滤波器更理想。

从相位响应来看，巴特沃斯型比切比雪夫型要好，通过以上两种对比可以看出，前者的相频响应更接近一条直线。

从相频的响应来看，巴特沃斯型优于切比雪夫型，通过下面两图的对比可以看出，前者的相频响应更接近直线。

贝塞尔滤波器

只满足相频特性，不关心幅频特性。贝塞尔滤波器，也称为最平坦的时间延迟或延迟滤波器。相移与频率成正比，即线性关系。然而，由于其幅频特性差，其应用往往受到限制。

2.3 根据过滤器组件的性质进行分类

无源滤波器（R、L、C）

有源滤波器（包括运算放大器）