相信很多人都聽(tīng)過(guò)數(shù)字濾波器，但是很多人對(duì)它都只是淺嘗輒止，并沒(méi)有很深入的了解，那么數(shù)字濾波器到底什么，它有什么驚為天人的秘密呢！本文將帶你進(jìn)入它那不一樣的世界。

一、數(shù)字濾波器的定義

它可對(duì)特定頻率的頻點(diǎn)或該頻點(diǎn)以外的頻率進(jìn)行有效濾除，是一種對(duì)信號(hào)有處理作用的器件或者電路。相當(dāng)于頻率的“篩子”。它輸入輸出均為數(shù)字信號(hào)，通過(guò)一定的運(yùn)算關(guān)系改變輸入信號(hào)所含頻率成分的相對(duì)比例或者濾除某些頻率成分的器件。

數(shù)字濾波器實(shí)現(xiàn)的方法的有兩種：一種是使用計(jì)算機(jī)軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)；另一種方法是使用乘法器，延遲單元和加法器設(shè)計(jì)一個(gè)的數(shù)字硬件系統(tǒng)。

二、數(shù)字濾波器的定義

數(shù)字示波器與模擬示波器相比較，其優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在三點(diǎn)，分別是精度更高、信噪比更高、可靠性更高。

三、數(shù)字示波器的分類

數(shù)字示波器的種類很多，分類方法也不同。

（1）從功能上分：低通、高通、帶通、帶阻。

（2）從實(shí)現(xiàn)方法上分：FIR、IIR.

（3）從設(shè)計(jì)方法上來(lái)分：Butterworth(巴特沃斯)、Chebyshe（切比雪夫）、Ellips （橢圓）等。

（4）從處理信號(hào)分：經(jīng)典濾波器、現(xiàn)代濾波器。

簡(jiǎn)單介紹四種典型示波器

本次首先主要介紹經(jīng)典濾波器中的4種典型濾波器：低通、高通、帶通、帶阻。

1、幅頻特性如下：

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圖1 四種典型濾波器的幅頻特性

2、由上圖1可知，根據(jù)頻率特性:

低通濾波器：它允許信號(hào)中的低頻或直流分量通過(guò)，抑制高頻分量或干擾和噪聲；

通帶0~ωC2，上截止頻率ωC2

高通濾波器：它允許信號(hào)中的高頻分量通過(guò)，抑制低頻或直流分量；

通帶ωC1~∞，下截止頻率ωC1

帶通濾波器：它允許一定頻段的信號(hào)通過(guò)，抑制低于或高于該頻段的信號(hào)、干擾和噪聲；

通帶ωC1~ωC2，上下截止頻率ωC1、ωC2

中心頻率：ω0=sqrt(ωC1*ωC2)

帶寬：B=ωC1-ωC2

品質(zhì)因數(shù)：Q=ω0/B，反映濾波器的分辨率

帶阻濾波器：它抑制一定頻段內(nèi)的信號(hào)，允許該頻段以外的信號(hào)通過(guò)。

通帶0~ωC1，ωC2~∞，ω0=sqrt(ωC1*ωC2)

理論上我們知道，低通與高通串聯(lián)得帶通濾波器；低通和高通并聯(lián)得帶阻濾波器。

四、理想濾波器和實(shí)際濾波器的對(duì)比

根據(jù)圖1四種幅頻特性曲線可知，只有通帶和阻帶，通帶中的增益為常數(shù)且信號(hào)幅值和相位基本不失真；阻帶中的增益為零，頻率成分衰減為零，通帶與阻帶之間有明顯的分界線，這種為理想濾波器。

理想示波器

，而通帶阻帶間沒(méi)有明顯的界限，兩者之間有一個(gè)過(guò)度帶。在過(guò)渡帶內(nèi)的頻率成分只會(huì)受到不同程度的衰減，不會(huì)被*抑制，過(guò)渡帶越窄越好也就是通帶外的頻率成分衰減得越快、越多越好，所以ZDS2024示波器新增數(shù)字濾波功能，可以使通帶內(nèi)具有很好的平坦度、阻帶內(nèi)有足夠的衰減和足夠小的阻帶紋波，以及陡降的過(guò)渡帶如下圖3。

圖2 實(shí)際低通濾波器的幅頻特性

下圖3為是ZDS2024數(shù)字濾波器在設(shè)置歸一化截止頻率為0.08的低通巴特沃斯濾波器的幅頻響應(yīng)曲線：

圖3 低通巴特沃斯濾波器的幅頻響應(yīng)曲線