原创 视频有源滤波器

最初，视频滤波器是一个无源的LC电路，现在，将放大器与RC滤波器结合起来，可以获得尺寸更小、更高效的设计。此外，二十世纪60年代发展起来的灵敏度分析与预失真方法也克服了早期滤波器性能较差的弱点。高性能运放和PC上的专用软件方便了宽带有源滤波器的设计，但这并未解决任意特定应用的问题。对视频滤波器而言，特定的应用与信号制式给每个电路设计都带来了细微的差别。以下是两类主要的视频应用：
　　抗混叠滤波器：这一类器件被放置在ADC之前，用来衰减信号中Nyquist频率以上的成分，即高于ADC采样率一半的信号分量。这些滤波器频率响应的过渡带通常都设计得尽可能陡，目的是尽可能将截止频率以上的信号统统滤掉。对ITU-601以及其他应用来说，这样的性能是通过将模拟滤波器、数字滤波器以及过采样ADC结合运用来实现的。而对PC图像之类的应用，少量的滤波就足够了。
　　重建滤波器：也被称作(sin x)/x或零阶保持校正器，这类器件被放置在DAC之后，用来消除由采样带来的叠影，并不是为了消除DAC时钟串扰。重建滤波器很少有象抗混叠滤波器那样的选择性，因为DAC的保持功能也有滤波的作用--这种作用降低了对选择性的要求，但给响应带来了损失。现有的视频信号制式包括RGB、分量视频、复合视频和RGB PC图像等。
　　所有应用与制式都希望视频滤波器能达到"线性相位"，这是群延时（不同频率的延时）特性所要求的。所需的相位线性度取决于具体的应用与视频制式。例如，抗混叠滤波器与分量制式比重建应用与复合视频的要求更严格。各种应用与制式的要求由NTSC、PAL/DVB、ITU、SMPTE和ESA规定。本文将对不同的滤波器作一比较，以便根据给定的应用或制式确定最佳的设计。
　　滤波器及其特性
　　不论是用于抗混叠还是重建，滤波器都必须具备低通特性，使视频的帧频能够通过。因此，设计者需要谨慎考虑AC耦合。低通滤波器可以根据其幅度特性或用于描述它的多项式来分类(Bessel、Butterworth、Chebyshev或Cauer)。图1所示为归一化为1-rad带宽后这些滤波器的特性。通常应该选取具有最佳选择性与最小极点数(降低成本)的滤波器，但是对相位线性度的额外要求