濾波器的功能就是允許某一部分頻率的信號順利的通過，而另外一部分頻率的信號則受到較大的抑制，它實質上是一個選頻電路。濾波器中，把信號能夠通過的頻率範圍，稱為通頻帶或通帶；反之，信號受到很大衰減或完全被抑制的頻率範圍稱為阻帶；通帶和阻帶之間的分界頻率稱為截止頻率；理想濾波器在通帶內的電壓增益為常數，在阻帶內的電壓增益為零；實際濾波器的通帶和阻帶之間存在一定頻率範圍的過渡帶。
基本介紹
- 中文名：網路濾波器
- 本質：選頻電路
- 分類：低通濾波器等
- 主要參數：通帶增益A0
分類,主要參數,階數,對偶關係,
分類
( 1）按所處理的信號分為模擬濾波器和數字濾波器兩種。
( 2）按所通過信號的頻段分為低通、高通、帶通和帶阻濾波器四種。
低通濾波器：它允許信號中的低頻或直流分量通過，抑制高頻分量或干擾和噪聲。
高通濾波器：它允許信號中的高頻分量通過，抑制低頻或直流分量。
帶通濾波器：它允許一定頻段的信號通過，抑制低於或高於該頻段的信號、干擾和噪聲。
帶阻濾波器：它抑制一定頻段內的信號，允許該頻段以外的信號通過。
( 3）按所採用的元器件分為無源和有源濾波器兩種。
無源濾波器： 僅由無源元件(R、L 和C)組成的濾波器，它是利用電容和電感元件的電抗隨頻率的變化而變化的原理構成的。這類濾波器的優點是：電路比較簡單，不需要直流電源供電，可靠性高；缺點是：通帶內的信號有能量損耗，負載效應比較明顯，使用電感元件時容易引起電磁感應，當電感L較大時濾波器的體積和重量都比較大，在低頻域不適用。
有源濾波器：由無源元件(一般用R和C)和有源器件(如集成運算放大器）組成。這類濾波器的優點是：通帶內的信號不僅沒有能量損耗，而且還可以放大，負載效應不明顯，多級相聯時相互影響很小，利用級聯的簡單方法很容易構成高階濾波器，並且濾波器的體積小、重量輕、不需要磁禁止(由於不使用電感元件）；缺點是：通帶範圍受有源器件(如集成運算放大器）的頻寬限制，需要直流電源供電，可靠性不如無源濾波器高，在高壓、高頻、大功率的場合不適用。
主要參數
( 1）通帶增益A0：濾波器通帶內的電壓放大倍數。
( 2)特徵角頻率 和特徵頻率fn：它只與濾波用的電阻和電容元件的參數有關，通常對於帶通(帶阻）濾波器，稱為帶通(帶阻）濾波器的中心角頻率 或中心頻率f0，是 通帶(阻帶）內電壓增益最大(最小）點的頻率。
( 3)截止角頻率 和截止頻率f0：它是電壓增益下降到 (即)時所對應的角頻率。必須注意 不一定等於 。帶通和帶阻濾波器有兩個。
( 4）通帶(阻帶)寬度BW：它是帶通(帶阻)濾波器的兩個之差值。
( 5)等效品質因數Q：對低通和高通濾波器而言,Q值等於 時濾波器電路電壓增益的模與通帶增益之比，即 ；對帶通(帶阻）濾波器而言,Q值等於中心角頻率與通帶(阻帶）寬度BW之比。
階數
有源濾波器傳遞函式分母中“S”的最高“方次”稱為濾波器的“階數”。階數越高，濾波器幅頻特性的過渡帶越陡，越接近理想特性。一般情況下，一階濾波器過渡帶按每十倍頻20dB速率衰減；二階濾波器每十倍頻40dB速率衰減。高階濾波器可由低階濾波器串接組成。
對偶關係
低通和高通濾波器之間的對偶關係
( 1）幅頻特性的對偶關係
當低通濾波器和高通濾波器的通帶增益 A0、 截止頻率 或 f0分別相等時，兩者的幅頻特性曲線相對於垂直線f=f0對稱。
( 2）傳遞函式的對偶關係
將低通濾波器傳遞函式中的S換成1/S，則變成對應的高通濾波器的傳遞函式。
( 3）電路結構上的對偶關係
將低通濾波器中的 起濾波作用的電容C換成電阻R，並將起濾波作用的電阻R換成電容C，則低通濾波器轉化為對應的高通濾波器。
