原创 各种模拟滤波器的特性比较

2007-4-29 21:37 5943 10 11 分类: 模拟

滤波器就是为了从一堆信号中,把自己想得到的信号分离出来。如AD/DA变换器的前置或后置滤波器。而滤波器的各种逼近方式都是为了更好的接近理想情况。下面分别从截止特性和相位特性等方面分析滤波器的选型,其实各种滤波器的书中也会有相似的内容。


一般而言,滤波器会产生一个和频率有关的相位偏移。如果相位与频率的变化关系是线性的,那么滤波器仅仅会使信号延时一个常数量。在后续处理时,只要知道固定的延时时间,补回去就可以得到真实情况。然而,如果相位的变化是非线性的,那么对非正弦信号会产生严重的相位失真。这就意味着经滤波器得到的信号与真实情况有偏差。一般而言,过渡带幅度特性越陡峭,这个失真就越严重。


巴特沃思
设计之初不知道哪种好时,一般选用巴特沃思。因为这种滤波器通带阻带内特性最为平坦,截止特性和相位特性都不错,对构成滤波器的器件要求也不严格,易于得到符合设计值的特性。


切比雪夫
通带内有等波纹起伏,截止特性特别好,但相位特性和群延时特性不太好。如果对衰减特性较高,且相位要求不严的情况下,可以选取切比雪夫型滤波器。


贝塞尔 
通带内延时特性最平坦,因而这种滤波器能够无失真的传送诸如方波、三角波等频谱很宽的信号。但其截止特性相当差。


逆切比雪夫(巴特沃思-切比雪夫)
阻带内有零点(陷波点)。由于椭圆形比它能得到更好的截止特性,因而它不太使用。


椭圆函数(联立切比雪夫)
阻带内有零点。切比雪夫的特性曲线仅在通带内有起伏,而逆切比雪夫的特性曲线仅在阻带内有起伏。截止特性比其他滤波器都好,但对器件要求严。如果只对衰减特性有要求,可以选取椭圆滤波器。


高斯
常用于决定频谱分析仪带宽的滤波器中。高斯型在特性上与贝塞尔型非常相似,但高斯型滤波器的群延迟特性不如贝塞尔滤波器的群延迟特性平坦。贝塞尔在进入阻带区以后才开始迅速趋近于零值的,而高斯型滤波器的延时特性曲线则是在通带内就开始缓慢变化,并且趋近于零值的速度较慢。此外,截止特性也不好。


相位等波纹  通带内的相位是等波纹变化的。


勒让德  截止特性比巴特沃思好,并且可以用小的器件值来实现。


相比较而言,巴特沃思型滤波器的特点是通带内比较平坦;切比雪夫型滤波器的特点是通带内有等波纹起伏;逆切比雪夫型滤波器的特点是阻带内有等波纹起伏;而椭圆函数型滤波器的特点是通带内和阻带内都有等波纹起伏。如果滤波器特性中有起伏,滤波器的衰减特性截止区就比较陡峭,相位失真就越严重。贝塞尔型滤波器的衰减特性很差,它的阻带衰减非常缓慢。但是,这种滤波器的相位特性好,因而对于要求输出信号波形不能失真的场合非常有用。


设计滤波器时要综合考虑截止特性和相位失真的要求。截止特性好的,相位失真就严重。两者不可兼得。下面以截止特性好和相位失真程度大进行排序(两者一致)。


椭圆<切比雪夫<巴特沃思<贝塞尔

文章评论1条评论)

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用户1439614 2007-11-12 14:57

说实的,看了这么多资料,越看感觉自己懂的越少,心里越虚,但到晚上临睡前,再想一想,一天的收获,心里又很充实,知道我又学到了东西!

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