如何有效地使用交流滤波器？

摘要： 滤波器是一种选频装置，它能够使信号中特定的频率成分通过，而极大地衰减其他频率成分，利用滤波器的这种选频作用，可以滤除干扰噪声或进行频谱分析，以下是对滤波器相关信息的具体阐述：一、主...

滤波器是一种选频装置，它能够使信号中特定的频率成分通过，而极大地衰减其他频率成分，利用滤波器的这种选频作用，可以滤除干扰噪声或进行频谱分析，以下是对滤波器相关信息的具体阐述：

一、主要参数

中心频率：滤波器通带的频率f0，一般取f0=(f1+f2)/2，其中f1、f2为带通或带阻滤波器左、右相对下降1dB或3dB边频点，窄带滤波器常以插损最小点为中心计算通带宽度。

截止频率：指低通滤波器的通带右边频点及高通滤波器的通带左边频点，通常以1dB或3dB相对损耗点来标准定义。

通带带宽：需要通过的频谱宽度，BW=f2f1，f2、f1为以中心频率f0处插入损耗为基准。

插入损耗：由于滤波器的引入对电路中原有信号带来的衰耗，以中心或截止频率处损耗表征。

纹波：1dB或3dB带宽(截止频率)范围内，插损随频率在损耗均值曲线基础上波动的峰峰值。

带内波动：通带插入损失最小值与最大值之差。

带内驻波比：衡量通带内信号是否良好匹配传输的一项重要指标。

回波损耗：端口信号输入功率与反射功率之比的分贝(dB)数，等于20Logρ，ρ为电压反射系数。

阻带抑制度：衡量滤波器选择性能好坏的重要指标，该指标越高说明对带外干扰信号抑制得越好。

延迟：信号通过滤波器所需要的时间，数值上为传输相位函数对角频率的导数，即T=df/dv。

带内相位线性度：该指标表征滤波器对传输信号引入的相位失真大小。

二、分类

按所处理的信号：可分为模拟滤波器和数字滤波器。

按所通过信号的频段：分为低通、高通、带通和带阻滤波器。

按所采用的元器件：分为无源和有源滤波器。

根据安放位置不同：分为板上滤波器和面板滤波器。

三、工作原理

经典滤波：根据傅里叶分析和变换提出的一个工程概念，根据高等数学理论，任何一个满足一定条件的信号，都可以被看成是由无限个正弦波叠加而成，只允许一定频率范围内的信号成分正常通过，而阻止另一部分频率成分通过的电路，叫做经典滤波器或滤波电路。

现代滤波：包括维纳滤波和卡尔曼滤波，维纳滤波是最早的滤波方法之一，适用于宽平稳过程，卡尔曼滤波适用于非平稳过程，是一种递推算法，广泛应用于雷达导航等领域。

四、实际应用

电子领域：用于电源线中特定频率的滤除，得到特定频率的电源信号，消除电源线中特定频率外的噪声。

通信领域：用于从含有干扰的接收信号中提取有用信号。

航天科学：用于跟踪飞机、卫星等物体的位置、速度、加速度等，并预测未来的位置。

控制工程：用于控制系统中的信号处理和优化。

滤波器作为现代电子设备中不可或缺的一部分，其设计和应用涉及到多个方面，随着技术的发展，滤波器的性能和应用领域也在不断拓展。