滤波电路的作用内容上是“选频”，就是允许某一部吩斓率的信号顺利通过，而将另一部吩斓率的信号滤掉。利用滤波，能够从复杂的信号中提取所需的信号，抑造不必要的信号。所谓滤波器，就是对已知激励，能够在功夫域或频域产生划定响应的网络。要使滤波器可能提取有效信号，要求滤波器对信号与噪声有分歧的增益，对有效信号尽量无失真放大，而对噪声尽量衰减。

　　一. 引言

　　滤波器是一种能使有效信号顺利通过而同时对无用频率信号进行抑造(或衰减)的电子装置。工程上常用它来做信号处置、数据传送和抑造滋扰等。

　　最起头的时辰重要选取无源元件R、L和C组成仿照滤波器，六十年代以来，集成运放获得了迅速地发展，继而产生了由集成运放和R、C组成的有源滤波器，有源滤波器拥有不用电赣注体积幼、沉量轻蹬着点。此表，由于集成运放的开环电压增益和输入阻抗都很高，而输出阻抗又很低，并且，由集成运放组成的有源滤波器还具且肯定的电压放大缓和冲作用。

因而，基于放大器和R、C组成的有源滤波器利用日益宽泛。随着微电子学的发展，人们已经能够把一些电阻和电容与运放集成在一块芯片上组成通用有源滤波器(Universal Active Filter,UAF)。这种芯片集成度高，片内集成了设计滤波器所需的电阻和电容，在利用中只需极少数表部器件就能够很方便地组成一个源滤波器。 BB(Burr-Brown)公司的UAF42就是这一类通用有源滤波器的代表。它可宽泛利用于高通、低通和带通滤波器设计中。它选取典型的状态可 (state-variable)仿照结构，内部集成了一个反向放大器和两个积吩祺。该积吩祺蕴含1000μF(±5%)的电容。因而较好的解决了有源波器设计中获得低损耗(low-loss)电容的问题。

　　仿照滤波器可分为有源滤波器和无源滤波器。无源滤波器重要有无源元件R、L和C组成。有源滤波器根基上由集成运放和R、C组成，拥有不用电赣注体积幼、沉量轻蹬着点。集成运放的开环电压增益和输入阻抗均很高，输出电阻幼，组成有源滤波电路后还拥有肯定的电压放大缓和冲作用。但集成运放带宽有限，所以目前的有源滤波电路的工作频率难以做得很高。

　　有源滤波自身就是谐波源。有源滤波器工作道理是：用电流互感器采集直流线路上的电流，经A/D采样，将所得的电流信号进行谐波分离算法的处置，得到谐波参考信号，作为PWM的调造信号，与三角波相比，从而得到开关信号，用此开关信号去节造IGBT单相桥，凭据PWM技术的道理，将高低桥臂的开关信号反接，就可得到与线上谐波信号大幼相称、方向相反的谐波电流，将线上的谐波电流抵消掉，这是前馈节造部门。再将有源滤波器接入点后的线上电流的谐波分量反馈回来，作为调节器的输入，调整前馈节造的误差。

其依附电力电子装置，在检测到系统谐波的同时产生一组和系统幅值相称，相位相反的谐波向量，这样能够抵消掉系统谐波，使其成为正弦波形。有源滤波除了滤除谐波表，同时还能够动态赔偿无功功率。其利益是反映作为迅速，滤除谐波可达到95%以上，赔偿无功详细。弊端为价值高，容量幼。由于目前国际上大容量硅阀技术还不成熟，所以当前常见的有源滤波容量不超过600kvar。

　　通常无源滤波指通过电感和电容的匹配对某次谐波并联低阻(调谐滤波)状态,给某次谐波电流组成一个低阻态通路。这样谐波电流就不会流入系统。无源滤波的利益为成本低，运行不变，技术相对成熟，容量大。弊端为谐波滤除率通常只有80%，对基波的无功赔偿也是肯定的。

　　目前在容量大且要求赔偿详细的处所通常使用有源加无源混合型，即无源进行大容量的滤波赔偿，有源进行微调。道理上讲，有源滤波器能够达到很高的Q值，但是过高的Q值对于有源滤波器来说是不够不变的。

　　通常而言，滤波器会产生一个和频率有关的相位偏移。若是相位与频率的变动关系是线性的，那么滤波器仅仅会使信号延时一个常数量。在后续处置时，只有知路固定的延不断间，补回去就能够得到真实情况。然而，若是相位的变动长短线性的，那么对非正弦信号会产生严沉的相位失真。这就意味着经滤波器得到的信号与真实情况有误差。通常而言，过渡带幅度个性越峻峭，这个失真就越严沉。

　　无源RC滤波器不能等同于有源RC滤波器，有源RC和无源LC能够实现出Bottworth函数，而用无源RC实现这个函数是很不梦想的，它的最低衰耗值极高，所以通常不用无源RC函数作滤波器逼近函数。

　　二. 滤波器的分类凭据工作信号的频率领域，滤波器重要分为四大类，即低通滤波器(LPF)、高通滤波器(HPF)、带通滤波器(BPF)和带阻滤波器 (BEF)。低通滤波器指低频信号可能通过而高频信号不能通过的滤波器;高通滤波器则相反，即高频信号能通过而低频信号不能通过;带通滤波器是指频率在某一个频率领域内的信号能通过，而在此频率领域之表的信号均不能通过;带阻滤波器的机能与之相反，即某个频携带域内的信号被阻断，但允许在此频率领域之表的信号通过。

　　低通滤波器(LPF)常见的有无源低通滤波器、一阶低通有源滤波器和二阶低通有源滤波器。RC低通电路是最单一的低通滤波器，通常称为无源低通滤波器。当频率高于截止频率时，随着频率的升高，电压放大倍数将降低，由此电路具佑装低通”的个性。无源低通滤波器的重要弊端是电压放大倍数低，另一个重要弊端是带负载能力差，若是在输出端并联一个负载电阻，除了使电压放大倍数更低以表，还将扭转截止频率的值。

在RC低通电路的后面加一个集成运放，即可组成一阶低通有源滤波器，由于引入了深度的负反馈，因而电路中的集成运放工作在线性区。凭据“虚短”和“虚断”的特点，可得到电路的通带电压放大倍数和通带截止频率。通过与无源低通滤波器的对比可知，一阶低通有源滤波器的通带截止频率与无源低通滤波器一样，均与RC的乘积成反比，但引入集成运放以来，通带电压放大倍数和带负载能力得到了提高。二阶低通滤波器中，输入电压经过两级RC低通电路以来，再接到集成运放的同相输入端，与一阶低通滤波器相比，降落的速度提高一倍，使滤波个性比力靠近于梦想情况。

　　高通滤波器(HPF)常见的有无源高通滤波器和二阶高通滤波器。若是把无源低通滤波器中电阻和电容的地位互换，即可得到无源高通滤波器。然而，为了克服无源滤波器电压放大倍数低以及带负载能力差的弊端，同样能够利用集成运放和RC电路结合，组成有源高通滤波器。

　　带通滤波器(BPF)的作用是允许某一段频携带域内的信号通过，而将此频带以表的信号阻断。带通滤波器时时用于抗滋扰设备中，以便接管某一频携带域内的有效信号，而解除高频段和低频段的滋扰和噪声。从道理上说，将一个低通滤波器和一个高通滤波器串联起来，当满足低通滤波器的通带截止频率高于高通滤波器的通带截止频率时，即可组成带通滤波器。

　　带阻滤波器(BEF)的作用与带通滤波器相反，即在划定的频带内，信号被阻断，而在此频带之表，信号可能顺利通过。带阻滤波器也常用于抗滋扰设备中阻止某个频携带域内的滋扰及噪声信号通过。从道理上说，将一个低通滤波器和一个高通滤波器并联在一路，当满足低通滤波器的通带截止频率幼于高通滤波器的通带截止频率时，即可组成带阻滤波器。

　　三. 仿照滤波器的利用仿照滤波器在测试系统或专用仪器仪表中是一种常用的变换装置。例如：带通滤波器用作频谱分析仪中的选频装置，低通滤波器用作数字信号分析系统中的抗频混滤波，高通滤波器被用于声发射检测仪中剔除低频滋扰噪声，带阻滤波器用作电涡流测振仪中的陷波器等。

　　用于频谱分析装置中的带通滤波器，可凭据中心频率与带宽之问的数值关系，分为两种：一种是带宽B不随中心频率人而变动，称为恒带宽带通滤波器，其中心频率处在职何频段上时，带宽都一样;另一种是带宽B与中心频率人的比值是不变的，称为恒带宽比带通滤波器，其中心频率越高，带宽也越宽。

　　通常情况下，为使滤波器在肆意频段都有优良的频率分辨力，可选取恒带宽带通滤波器，如收音机的选频。所选带宽越窄，则频率分辨力越高，但这时为覆盖所要检测的整个频率范调，所必要的滤波器数量就很大。因而，在好多时辰，恒带宽带通滤波器不愿定做成固定中心频率的，而是利用一个参考信号，使滤波器中心频率追随参考信号的频率而变动。

在做信号频谱分析的过程中，参考信号是由可作频率扫描的信号产生器供给的，这种可变中心频率的恒带宽带通滤波器被用于有关滤波和扫描跟踪滤波中。在恒带宽比带通滤波器被用于倍频程频谱分析仪中，这是一种拥有分歧中心频率的滤波器组，为使各个带通滤波器组合起来后能覆盖整个要分析的信号频率领域，其中心频率与带宽是按肯定法规配置的。

　　四.总结滤波是信号处置中一种最根基但极度沉要的技术，滤波电路在无线通讯、自动丈量以及节造系统中也得到宽泛利用。仿照滤波器的理论和设计步骤已经发展得相当成熟，设计时能够选用典型的仿照滤波器，如巴特沃斯滤波器滤波器、切比雪夫滤波器、椭圆滤波器、贝塞尔滤波器等，它们有严格的设计公式和现成的曲线和图表可供参考。在MATLAB中，提供了上面常用的滤波器的设计函数，从而大大降低了滤波器的设计难度。

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