滤波器介绍_滤波器的应用及讨论

滤波器介绍_滤波器的应用及讨论

电源滤波器是由电容、电感和电阻组成的滤波电路。滤波器可以对电源线中特定频率的频点或该频点以外的频率进行有效滤除，得到一个特定频率的电源信号，或消除一个特定频率后的电源信号。

滤波器，顾名思义，是对波进行过滤的器件。“波”是一个非常广泛的物理概率，在电子技术领域，“波”被狭义地局限于特指描述各种物理量的取值随时间起伏变化的过程。该过程通过各类传感器的作用，被转换为电压或电流的时间函数，称之为各种物理量的时间波形，或者称之为信号。因为自变量时间‘是连续取值的，所以称之为连续时间信号，又习惯地称之为模拟信号（AnalogSignal）。

随着数字式电子计算机（一般简称计算机）技术的产生和飞速发展，为了便于计算机对信号进行处理，产生了在抽样定理指导下将连续时间信号变换成离散时间信号的完整的理论和方法。也就是说，可以只用原模拟信号在一系列离散时间坐标点上的样本值表达原始信号而不丢失任何信息，波、波形、信号这些概念既然表达的是客观世界中各种物理量的变化，自然就是现代社会赖以生存的各种信息的载体。信息需要传播，靠的就是波形信号的传递。信号在它的产生、转换、传输的每一个环节都可能由于环境和干扰的存在而畸变，甚至是在相当多的情况下，这种畸变还很严重，以致于信号及其所携带的信息被深深地埋在噪声当中了。

滤波器的应用及讨论----电视、雷达方面的应用

数字电视取代模拟电视已是必然趋势。高清晰度电视的普及指日可待，与之配套的视频光盘技术已形成具有巨大市场的产业；可视电话和会议电视产品不断更新换代。视频压缩和音频压缩技术所取得的成就和标准化工作，促成了电视领域产业的蓬勃发展，而数字滤波器及其相关技术是视频压缩和音频压缩技术的重要基础。

雷达信号占有的频带非常宽，数据传输速率也非常高，因而压缩数据量和降低数据传输速率是雷达信号数字处理面临的首要问题。告诉数字器件的出现促进了雷达信号处理技术的进步。在现代雷达系统中，数字信号处理部分是不可缺少的，因为从信号的产生、滤波、加工到目标参数的估计和目标成像显示都离不开数字滤波技术。雷达信号的数字滤波器是当今十分活跃的研究领域之一。声纳信号处理分为两大类，即有源声纳信号处理和无源声纳信号处理，有源声纳系统涉及的许多理论和技术与雷达系统相同。

滤波器的应用及讨论----控制系统的应用

在控制系统中，信号的特征与通信系统中的许多应用都有一个显着的区别，就是其频率往往比较低，往往只有是几百甚至几十Hz，高的情况也不过几千Hz;例如即使是在性能很高的电机调速系统中，其闭环的电流内环的带宽往往也只能达到1kHz左右，所以在这些应用中，除了A/D输入端的抗混叠滤波器以外，其它滤波器的截止频率基本是不超过1kHz的（如果超过了就没有实际意义了，因为系统中更高频率的信号很少，系统本身的低带宽使得它看起来像一个低通滤波器）。

在控制系统中，使用最多的就属低通滤波器了。低通滤波器的滤波效果无庸置疑，但是它对控制系统的负面影响也是显而易见的。低通滤波器会引起波特图中，增益频率穿越处的相位滞后，从而减小稳定裕度，给控制系统带来不稳定性。

例如，一个双极点的低通滤波器，假设其带宽为800Hz，则输出信号的幅值在前面几百Hz都是几乎无衰减的，直到800Hz时才衰减到70.7%;但是其相位可以从80Hz的时候就开始快速下降了。如果一个控制系统中有多个这样的滤波器，则几个这样的滤波器一叠加，再加上其它的延时环节，整个系统的相位裕度就非常小了，甚至很容易达到180度的相位延时；如果整好反馈增益又为1，则整个控制系统就彻底不稳定了（相当于正反馈）。所以在控制系统中使用滤波器时，都是小心、谨慎，尽可能地减小相位延迟对整个闭环系统的影响。