数字滤波器与模拟滤波器设计比较要点

1、目录摘要I勇者斗恶龙ii一绪论一1.1过滤器的应用11.2过滤器的发展现状12模拟滤波器设定修订32.1低通滤镜设定修订32.1.1巴特沃斯型低通滤镜设定修订32.1.2切比雪夫型低通滤镜设订52.2高通滤波器设定修订82.2.1巴特沃斯型高通滤波器设定修订82.3带通滤波器设定修订102.3.1切比雪夫型通滤波器附设订正132.4带阻滤波器设置校正单元152.4.1巴特沃斯带阻滤波器设定修正163数字滤波器设定修正203.1数字滤波器的概要203.1.1数字滤波器的基本结构213.1.2数字滤波器的设定修正原理243.2有限脉冲响应过滤器设定修正253.3无限冲击响应过滤器设定修正274模拟

2、滤波器与数位滤波器的比较284.1模拟滤波器和数字滤波器的优缺点284.2模拟滤波器与数位滤波器的比较28结束语31谢谢32参考文献33数字滤波器与模拟滤波器的设定、修订比较摘要模拟滤波器的设定、修正方法比较成熟，在实际电路应用中经常被使用于过滤精度不高的情况。 要由模拟滤波器解决的主要问题是如何设置相对精确的截止频率和通带。 当一个混合信号通过模拟滤波器时，如何使得滤波器的通带中的信号完全通过。 可基于模拟滤波器的标准化设定纠正数据来设定纠正上述问题，设定纠正主要包含滤波器截止频率和特征阻抗的转换。 尽管模拟滤波器的标准化设定方法比较简单，但截止频率特性与理想滤波器稍有偏差。 数字滤波器的设

3、定修正主要是解决如何获得离散的时间关系函数，解决此问题可采用冲击响应不变法和窗函数法。 用窗函数法校正的数字过滤烟嘴的相位特性好于冲击响应不变法，但采用冲击响应不变法可能引起数字过滤烟嘴的频率响应失真。关牛鼻子字数字滤波器/模拟滤波器/截止频率/窗函数digitalfilteranalogfilterdesignand比较对象阿伯斯特拉克analogfilterdesignmethodisrelativelymature表示： oftenusedintheactualcircuitapplicationfilteringaccuracyisnothighoccasions.analogfilt

4、ermainproblemtobesolvedishowtodesignammo cyandpassband.whenamixed -信令过滤器。 thefilterpassbandsignalhowtocompletepass.theseproblemscanbeanalogfilter。 thenormalizedstandarddesigndataasabasisforthedesign。 thedesignofthefilterismainlycutoffrequencyandcharacteristicimpedancetransformation.thenormalizedanal

5、ogfilterdesignmethodid ell buttheidealfiltercutoffrequencycharacteristicsandtherearesomedeviations.digitalfilterdesignistosolvehowtoobtainadiscrete yste ethisproblemimpulseresponsemethodandthewindowfunctionmethod.withawindowfunctiondesignphasecharre sticsofthedigitalfiltermethod nse，whiletheuseofimp

6、ulseresponsemethodmaycausedistortionofthefrequencekey words数字过滤器、模拟过滤器、切断频率、窗口功能1绪论1.1过滤器的应用如其名，过滤器是一种可以消除波动和噪音的工具。 虽然电路中的滤波器可用于提取混合信号中有用的信息并抑制不必要的信息，但是去除信号噪声的方法的最基本的是滤波器技术。 不同滤波器的滤波特性不完全相同，滤波的噪音也不同。 如果选择使用低通滤镜，则信号的频率必须小于滤波器的截止频率。 如果选择使用滤波器，如果噪声频率低于信号频率，则使用高通滤波器。 当选择并使用带通滤波器时，此时的噪声频率应当满足低于和高于信号频率的分量

7、。 如果使用带阻滤波器，则噪声频率应当被包括在该信号频率的特定范围内。 过滤烟嘴包括数字过滤烟嘴和模拟滤波器两种，在过滤烟嘴的应用中数字过滤烟嘴主要是语音处理、信号去噪、电视制造技术、提取不同频带的信号。 模拟滤波器的作用主要是衰减特定频率的信号，去除信号噪声，增强模数变换器的前混叠，并且在模数变换器后平滑波形。 此外，模拟滤波器是测试系统和专用校正器的使用中重要的转换设备1。 通常，无线电台的频率选择装置采用带宽不变的带通滤波器，使得滤波器在各个频带上的频率分解能力能够达成相应的指标。 通常，滤波器的极限分辨率与带宽成反比，当增加滤波器的极限分辨率时带宽变窄。 此时，如果所有频率的范围都包含

8、在整个检测范围内，则使用更多的滤波器。1.2过滤器的现状美国和德意志的科学家在1917年分别发明了LC过滤烟嘴，1918年在美国获得了第一个多路选择器系统，1950年以来被动过滤烟嘴技术逐渐成熟和完善。 1960年以来，随着计算机技术的发展，集成的工艺和材料工业迅速发展，过滤烟嘴向新的水平发展，向低电功耗、高精度、小尺寸、多功能、可靠稳定、廉价的方向发展，体积小、多功能、高精度、 稳定可靠的特点是1970年以后的主要特点发展迅速的是RC有源滤波器、数字过滤烟嘴、开关电容过滤烟嘴和电荷传输过滤烟嘴，在一九七九年时期，单别致的集成的几个过滤烟嘴被研制并应用3。 1980年以来，研究了新的过滤器，以

9、提高过滤器性能、扩大应用为目的。 1990年以来，不同类型的过滤器将重点放在不同产品的研究开发上。自1965年出现单片集成运算放大器以来，有源滤波器呈现出光明的前景。 1970年初，人们对有源滤波器的发展非常重视，1978年出现了RC有源滤波器，过滤烟嘴集成发展到了非常受欢迎的水平。 1974年出现了更多的射频波有源RC滤波器，工作频率高达100kHz以上4。 由于现有的r阻碍集成过程，因此出现了活跃的c过滤器。 容易整合，更重要的是提高过滤的精度。 然而，由于上述滤波器的各个早午餐部件为电容器，且运算放大器没有直流反馈路径，所以也存在稳定性成为问题的缺点。 在1982年盖革、丙二烯等构成了S

10、RC滤波器来代替有源RC滤波器电阻r和连续开关电阻(SR )，但依然属于模拟滤波器。 由于预定径套电路和复杂的相位时钟，该滤波器的发展不乐观5。即，如果各种不同的有源滤波器基于RC有源滤波器，则它们去除电感量并且减小RLC有源滤波器的大小。 但是，上述滤波器仍存在许多有待探索的问题：理想的运算放大器和有偏差的实际特性、单别致的集成有源滤波器的混合集成过程的持续改进有待进一步深入研究。 必须用线性变换的方法搜索有源滤波器，减少有源元件。 因为有电阻r，所以电阻误差比较高(20% 30%)6，还是难以大规模集成化。 虽然还有很多问题，但在理论和应用上，RC有源滤波器还在继续增长。 中国广泛使用的过

11、滤器从1950年以后，当时主要用于电话通道过滤和报纸通道过滤。 经过几十年的发展进步，中国的过滤烟嘴已经纳入了发展、生产和应用的国际发展步伐。2模拟滤波器设定修订2.1低通滤镜设定修订2.1.1巴特沃斯型低通滤镜设定修订巴特沃斯滤波器的设定修正大多采用现代的设定修正方法。 巴特沃斯型过滤烟嘴是指以巴特沃斯正规化低通滤镜的设定纠正数据为基准的过滤烟嘴，将其截止频率和特性阻抗变换为设定纠正对象过滤烟嘴的对应值。 归一化低通滤镜的设定校正数据是指具有1的特性阻抗和1/(2)Hz的截止频率的模拟低通滤波器的数据7。 如果要改变模拟低通滤波器的截止频率，则将要设置的滤波器的截止频率与基准模拟滤波器的比表

12、示为m。 然后，将过滤器中每个配置零配件的值除以m，以获得以下修正公式(2-1)通过用滤波器特性阻抗与参考滤波器特性阻抗之比k将参考滤波器中的各电感量元件的值乘以k，并将各电容元件的值除以k，来转换的特性阻抗由以下的式(8)表示。(2-2)下图表示巴特沃斯型低通滤镜的设定补正步骤和设定补正数据，以图中的设定补正数据为例设定补正过滤器。归一化低通滤镜截止频率变换特征阻抗变换图2-1设定校正步骤图2-2标准化巴特沃斯滤波器试制特性阻抗50、截止频率300kHz的2次巴特沃斯型低通滤镜。基于归一化后的低通滤镜的设定校正数据来实施截止频率转换和特征阻抗转换。首先，进行截止频率变换，求出设定校正对象滤波

13、器的截止频率与重构丙二烯滤波器的比m。(2-3)归一化后的低通滤镜各元件值除以m，得到截止频率的转换结果。(2-4)(2-5)由于标准化低通滤镜具有1的特性阻抗，因此，在仅执行截止频率转换的滤波器中，其特性阻抗保持为1，截止频率从0. Hz变化为300kHz，并且可以获得具有1特性阻抗的2阶巴特沃斯模拟低通滤镜。 为了执行特征阻抗转换，首先，有必要获得设定校正对象滤波器的特征阻抗与参考滤波器的特征阻抗之比k。(2-6)图2-2的滤波器通过将各电感量元件的值乘以k，并将滤波器的各电容元件的值除以k，可以实现阻抗转换。(2-7) (2-8)到目前为止，特性阻抗为50、截止频率为300kHz的巴特沃

14、斯型低通滤镜的设定修改完成，成为图2-3。图2-3巴特沃斯型滤波器巴特沃思型滤波器的模拟图如下所示图2-4巴特沃斯型滤波器模拟2.1.2切比雪夫型低通滤镜设置修订切比雪夫型滤波器也称为等波纹度滤波器，而切比雪夫型滤波器之所以如此定义是因为在通带内具有等波纹度是重要的原因。 因为容许滤波器的通带内有特性波动，所以其截止特性变得陡峭，但是与此相伴，群时延特性也变差。 因而，当天线计程仪/数字模拟转换器选择了前置/后置过滤烟嘴时，如果选择切比雪夫型模拟滤波器或者作为数字信号而使用的过滤烟嘴，则不仅其截止特性是否满足使用要求，而且其截止特性也被控制为低电平。 增大通带内的起伏相对于过滤烟嘴在实际输入信号上要求的波形失真范围切比雪夫型低通滤镜，这有助于获得更陡的截止特性，并且还可能使滤波器组的延时特性和匹配特性恶化9。本节展示切比雪夫型低通滤镜的设定修订资料。 注意，滤波器是具有特性阻抗