�19世紀80年代,電�、電容濾波電路就已經(jīng)出現(xiàn)。具有頻率選擇功能的電感、電容諧振電路可作為最簡單的濾波器�
1915年德國K.W.華格納和美國貝爾實驗室的G.A.坎貝�,分別提出關(guān)于濾波器的論�,已被世界公認為濾波器的獨立�(fā)明者�
1923年以�,貝爾實驗室的O.J.查貝爾提出定K型、m誘導(dǎo)型影像參�(shù)濾波器設(shè)計方��
1939年德國W.考爾和美國S.達靈頓分別提出工作參�(shù)濾波器設(shè)計理�。由于許多電路和系統(tǒng)都要區(qū)分不同頻率的信號,濾波器遂被廣泛地用在通訊、廣�、雷達以及許多儀器和�(shè)備中�
許多�(fù)雜的多極LC濾波器也已經(jīng)存在多年�,有許多這方面的書籍講述這類濾波器的工作�
最古老的電子濾波器形式是使用電阻和電容或者電阻和電感�(gòu)建的無源模擬線性濾波器,它們分別叫做RC和RL單極濾波��
人們也開發(fā)了一些混合濾波器,典型的例子有將模擬放大器與機械共鳴器或者延時線組合在一�。如CCD延時線這樣的設(shè)備也用作離散時間濾波�。由于數(shù)字信號處理的廣泛�(yīng)�,有源數(shù)字濾波器已經(jīng)變得常見�
無源濾波器(被動式濾波)
單極�
最簡單的線性濾波器的電子實�(xiàn)是電阻、電感和電容的組�。這些濾波器有RC、RL、LC和RLC等多種形�。所有這些類型的濾波器總稱為無源濾波器,這是因為它們都不需外部電源供電�
電感阻止高頻信號通過而允許低頻信號通過,電容的特性卻相反。信號能夠通過電感的濾波器、或者通過電容連接到地的濾波器對于低頻信號的衰減要比高頻信號小,稱為低通濾波器。如果信號通過電容、或者通過電感連接到地,那么濾波器對于高頻信號的衰減要比低頻信號小,稱為高通濾波器。電阻自身沒有頻率選擇的特�,但是加入到電感和電容一起決定電路的時間常數(shù),因此也決定了相�(yīng)的頻��
在大概超�100MHz這樣非常高的頻率,有時電感由一個單�(huán)或者金屬片組成,電容由相鄰的金屬片組成,它們稱為stubs�
多極�
二階濾波器用品質(zhì)或Q因數(shù)來衡�。如果一個濾波器通過或者阻止的頻率帶寬與中心頻率相比非常狹窄,那么就說這個濾波器有很高的Q因數(shù)(Q值)。Q定義為中心頻�/3dB頻寬�
有源濾波器(主動式濾波)
有源濾波器使用無源和有源放大元件組成,運算放大器�(jīng)常用于有源濾波器�(shè)計。有源濾波器能夠不使用電感就實現(xiàn)高Q因子和諧�。但�,它們的頻率上限受制于所用放大器的頻��
開關(guān)電容(SwitchedCapacitor)濾波器
和有源濾波相比,以開�(guān)電容(SwitchedCapacitor)電路代替電阻的濾波��
�(shù)字濾波器
�(shù)字信號處理可以用于廉價地�(gòu)建不同類型的濾波�。信號經(jīng)過采�、模�(shù)�(zhuǎn)換轉(zhuǎn)變成�(shù)字流,經(jīng)常使用運行在中央處理器或者特殊的�(shù)字信號處理器的計算機程序而不是硬體算法來計算輸出的數(shù)字流,它的輸出然后通過�(shù)模轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)變成信號。在�(zhuǎn)換過程中可能會產(chǎn)生噪�,但是對于許多有用的濾波器來說它們可以被控制和限�。由于涉及到采樣,所以輸入信號必須限定在一定的頻率,否則就會產(chǎn)生混��
電源濾波�
電源濾波器是指裝�(shè)于交流電源側(cè)的噪聲濾波器(NoiseFilter�,用來消除干擾雜波的器件,將輸入或輸出經(jīng)過過濾而得到純凈的交流�,可將內(nèi)部噪聲控制于�(nèi)部中,防止噪聲借由電纜線傳�(dǎo)到其他電器中�
其它濾波器技�(shù)
石英濾波器和壓電技�(shù)
在二十世紀三十年代晚期,工程師�(fā)�(xiàn)如石英這樣的堅硬材料制成的小型機械系統(tǒng)會在從可聽見的聲音頻率到幾百兆赫茲的無線電頻率發(fā)生聲學諧��
一些早期的諧振器是用鋼制成的,但是很快石英就流行起�。石英的�(yōu)點是它是壓電式的,這就意味著石英振蕩器可以直接將它們自身的運動�(zhuǎn)化成電子信號。另外石英隨溫度變化的系�(shù)很小,這就是說石英振蕩器能夠在很大的溫度變化范圍內(nèi)保持�(wěn)定的頻率�
石英晶體濾波器的�(zhì)量因�(shù)遠遠高於LCR濾波�。當需要更高的�(wěn)定性時,晶體和�(qū)動電路能夠放到一個「晶體箱」中控制溫度變化。對于極窄頻寬的濾波器,有時需要串行使用幾個晶��
工程師發(fā)�(xiàn)可以在石英晶體上蒸發(fā)金屬成梳狀從而可以將多個晶體疊加成一個元件,在這種機制�,「抽頭(tapped)延時線」在聲波滑過石英晶體表面時能夠增強所要頻率。抽頭延時線已經(jīng)成為多種實現(xiàn)高Q濾波器方法的一個通用機制�
表面聲波濾波�
表面聲波濾波器是�(jīng)常用于無線電頻率�(yīng)用的機電�(shè)�,電子信號在壓電晶體中轉(zhuǎn)化為機械�;這個波在通過晶體傳播時發(fā)生延時;后面的電極將它轉(zhuǎn)換成電訊�。延時的輸出信號組合在一起成為有限脈沖響�(yīng)濾波器的一個直接的模擬實現(xiàn)。這種混合濾波技�(shù)也見于模擬采樣濾波器��
石榴石濾波器
另外一種實�(xiàn)�800MHz�5GHz微波頻率濾波的方法是使用一個釔和鐵化合作用制造的單晶釔鐵石榴石球(YIGF或者釔鐵石榴石濾波器)。石榴石位于電晶體驅(qū)動的金屬帶上,一個小型的�(huán)形天線連到球體頂端。電磁場將會改變石榴石允許通過的頻�。這種方法的一個優(yōu)點是能夠通過改變磁場強度在很寬的范圍�(nèi)�(diào)整頻��
原子濾波�
對于更高頻率和更高精度要求,需要使用原子震�。原子鐘使用銫激勵器作為超高Q濾波器穩(wěn)定主振蕩�。另外一個用于帶有微弱無線電信號的高固定頻率場合的方法是使用紅寶石激勵器tapped延時��
按所處理的信號分為模擬濾波器和數(shù)字濾波器兩種�
按所通過信號的頻段分為低�、高�、帶通、帶�、全通濾波器等:
低通濾波器:允許信號中的低頻或直流分量通過,抑制高頻分�、干擾和噪聲�
高通濾波器: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:允許一定頻段的信號通過,抑制低于或高于該頻段的信號、干擾和噪聲�
帶阻濾波器:抑制一定頻段內(nèi)的信�,允許該頻段以外的信號通過�
全通濾波器:具有平坦的頻率響應(yīng),并不衰減任何頻率的信號。由此可�,全通濾波器雖然也叫濾波器,但它并不具有通常所說的濾波作用,而是通過改變輸入信號的相位,用于相位校正、延時器、延遲均衡等作用�
按所采用的元器件分為無源和有源濾波器兩種�
根據(jù)濾波器的物理安放位置不同,一般分為板上濾波器和面板濾波器�