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标题: 滤波器设计指标 [打印本页]

作者: look_w 时间: 2017-9-23 15:23 标题: 滤波器设计指标

经典滤波器与现代滤波器经典滤波器就是我们熟知的FIR和IIR，经典滤波器要求对输入信号的频率范围已知，从功能上可划分为：

低通滤波器（LPF）
高通滤波器（HPF）
带通滤波器（BPF）
带阻滤波器（BSF）
陷波滤波器（Notch Filter）

上面的图示是滤波器的增益曲线（Gain Curve）.
现代滤波器适用于输入信号中含有混叠干扰频率，常见的包括：

维纳滤波器
卡尔曼滤波器
自适应滤波器
……

对于现代滤波器，有时间要一个个进行研究。
数字滤波器的技术指标滤波器的技术指标通常是以频率响应的幅值特性（或者说上面提到的增益曲线）来表征，IIR很难实现线性相位，因此一般不考虑相位特性，若要求相位特性，则可使用FIR设计。

滤波器设计指标定义图

在以上的指标中，往往使用衰减指标，滤波器衰减是指信号经过滤波器后信号强度的减少,专指信号功率幅度损失,等于20*log(输出功率/输入功率，单位为分贝(dB).

通带衰减

由图可知，

越小滤波器性能越好，即

越小越好。

阻带衰减

由图可知，

越小滤波器性能越好，即

越大越好。
若在

处幅值H=0.707时，

=3dB，则称

为3dB截止频率。我们常说的带宽就是指3dB点间的频率宽度。
滤波器设计中的其它概念：

中心频率(Center Frequency)

滤波器中心频率是指一个滤波器高低3dB频率间的中心频率，该中心频率可以是高低3dB频率的几何平均数或算术平均数。

算术平均数

几何平均数

品质因数(Qaulity Factor)

品质因数通常是用来衡量电感或电容品质的参数，等于相应的电抗与电阻之比。在带通滤波器中，负载Q(Loaded Q)等于该带通滤波器的中心频率与3dB带宽之比。

滤波器衰减纹波示意图

通带纹波(Passband Ripple)

滤波器通带纹波是指在通带内衰减的波浪状变化,见上述滤波器衰减纹波释义图。滤波器产生的原因之一是由于负债不匹配。

反射损耗(Return/Reflection Loss)

滤波器反射损耗是指滤波器由于所接负载不匹配，由滤波器输出端反射回输入端的能量。滤波器反射损耗可用驻波比(VSWR)来定义，单位为分贝。理想情况下，滤波器所接负载匹配即驻波比(VSWR)等于1，此时反射损耗为负无穷大分贝。

反射损耗的概念在射频电子电路设计中非常常见。

相对衰减(Relative Attenuation)

滤波器相对衰减指的是相对于零分贝，滤波器所产生的最小衰减。见上述滤波器衰减纹波释义图。
滤波器的实现滤波器的实现即可以通过软件，也可以通过硬件实现。RC电路就是一种最简单的无源滤波器，通过改变RC电路结构能实现从低通到高通的一系列滤波器，使用FPGA设计滤波器也是一种常见的选择。软件上，通过在DSP或ARM上使用C或汇编编程也可实现FIR或IIR等滤波器。

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