濾波器研究綜述【文獻(xiàn)綜述】

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1、畢業(yè)論文文獻(xiàn)綜述電子信息工程濾波器研究綜述摘要：文章對(duì)濾波器做了較為全面的介紹。概括了模擬濾波器和數(shù)字濾波器的發(fā)展、分類、構(gòu)成以及信號(hào)濾波等內(nèi)容，對(duì)模擬濾波器和數(shù)字濾波器的應(yīng)用目的、實(shí)現(xiàn)方法等作了比較。最后對(duì)濾波器的發(fā)展進(jìn)行了展望。關(guān)鍵詞：濾波器；數(shù)字濾波器；模擬濾波器1.引言濾波器是一種選頻電路，它的功能是讓指定頻段的信號(hào)通過(guò)，而將其余頻段上的信號(hào)加以抑制或使其急劇衰減，從而達(dá)到減少或消除帶外信號(hào)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)功能的影響，因此在通信、自動(dòng)控制和電子測(cè)量等領(lǐng)略，廣泛地使用著濾波器[1-2]。2.濾波器的

2、概述濾波是常用的信號(hào)處理技術(shù)，傳統(tǒng)的濾波概念是從頻率域上定義的，它是指通過(guò)對(duì)信號(hào)的濾波可以濾除或衰減信號(hào)頻譜中不希望的頻率分量和隨機(jī)噪聲從而提取輸入信號(hào)中有用的頻率成分的信號(hào)處理過(guò)程[3-4]。完成濾波功能的系統(tǒng)稱為濾波器，適當(dāng)?shù)剡x擇或設(shè)計(jì)LTI系統(tǒng)的頻率響應(yīng)，就可以實(shí)現(xiàn)各種不同要求的濾波功能。濾波器的一個(gè)非常重要的類型就是頻率選擇性濾波器。所謂頻率選擇濾波，就是讓一個(gè)或一組頻率范圍內(nèi)的信號(hào)盡可能無(wú)失真地通過(guò)，而衰減或者完全抑制其余濾波范圍的信號(hào)。頻率選擇性濾波器主要分成四種，即低通（LP）、高通（

3、HP）、帶通（BP）、帶阻（BS）濾波器[5]。根據(jù)實(shí)現(xiàn)的方式，濾波器分為模擬濾波器和數(shù)字濾波器兩大類[4]。濾波器應(yīng)用的場(chǎng)合主要有波形形成、調(diào)制解調(diào)、信號(hào)提取、信號(hào)分離和信道均衡等[5]。2.1數(shù)字濾波器概述DSP處理器（digitalsignalprocessor）的出現(xiàn)和FPGA(fieldprogrammablegatearray)的迅速發(fā)展也促進(jìn)了數(shù)字濾波器的發(fā)展，并為數(shù)字濾波器的硬件實(shí)現(xiàn)提供了更多的選擇[6]。數(shù)字濾波器是通過(guò)對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行數(shù)學(xué)運(yùn)算處理來(lái)達(dá)到頻域?yàn)V波的目的。數(shù)學(xué)運(yùn)算通常有

4、兩種方法：一種是頻域法，另一種是時(shí)域法。數(shù)字濾波器根據(jù)其沖激響應(yīng)函數(shù)的時(shí)域特性可分為兩種，即無(wú)限長(zhǎng)沖激響應(yīng)（IIR）濾波器和有限長(zhǎng)沖激響應(yīng)(FIR)濾波器。IIR濾波器的特征是具有無(wú)限持續(xù)時(shí)間的沖激響應(yīng)。這種濾波器一般需要用遞歸模型來(lái)實(shí)現(xiàn)，因而有時(shí)也稱為遞歸濾波器。FIR濾波器的沖激響應(yīng)只能持續(xù)一定時(shí)間，在工程實(shí)現(xiàn)中可以采用遞歸的方式實(shí)現(xiàn)，也可以采用非遞歸的方式實(shí)現(xiàn)[7-8]。3數(shù)字濾波器主要有兩大類，一類是經(jīng)典濾波器，即選頻濾波器，其特點(diǎn)是輸入信號(hào)中有用信號(hào)的頻率與干擾信號(hào)的頻帶不同，利用選頻濾波

5、器的特性提取有用的信號(hào)頻率分量。另一類是現(xiàn)代濾波器，因?yàn)楫?dāng)信號(hào)與干擾的頻譜相互重疊時(shí)，利用選頻濾波器無(wú)法提取有用的信號(hào)?，F(xiàn)代濾波器是利用各類隨機(jī)信號(hào)的統(tǒng)計(jì)特性，從干擾中提取有用信號(hào)[8]。數(shù)字濾波器的基本部件是數(shù)字加法器、乘法器和延遲原件。采用硬件構(gòu)成的數(shù)字濾波器具有實(shí)時(shí)性，并能實(shí)現(xiàn)時(shí)分多用等優(yōu)點(diǎn)。用軟件方式實(shí)現(xiàn)的數(shù)字濾波器的特點(diǎn)是系統(tǒng)函數(shù)具有較大的靈活性，但實(shí)時(shí)性依賴于算法結(jié)構(gòu)和計(jì)算機(jī)的速度[4]。2.2模擬濾波器概述如果濾波處理是針對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行的，也就是說(shuō)是以模擬信號(hào)通過(guò)用模擬元器件構(gòu)造的網(wǎng)絡(luò)

6、，或者對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行模擬量的計(jì)算，可以稱之為模擬濾波。模擬器件網(wǎng)絡(luò)往往稱之為模擬濾波器[9]。對(duì)于模擬信號(hào)，可以用相應(yīng)的十分成熟的模擬濾波器處理技術(shù)直接進(jìn)行處理，但也可以先通過(guò)A/D轉(zhuǎn)移器將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，經(jīng)數(shù)字濾波器處理完之后再通過(guò)D/A轉(zhuǎn)移器轉(zhuǎn)換回模擬信號(hào)，以便達(dá)到特定的性能指標(biāo)。模擬濾波器的設(shè)計(jì)指標(biāo)一般由幅頻特性函數(shù)來(lái)描述，而不考慮相頻特性指標(biāo)[5]。含有源器件者稱之有源模擬濾波器，在最近二三十年內(nèi)，它已實(shí)現(xiàn)了集成化，并且商業(yè)型號(hào)不斷增多，一般表現(xiàn)為一個(gè)引腳數(shù)不超過(guò)24的小規(guī)模模擬集成

7、電路；單純由電阻、電容和電感器件構(gòu)成的濾波器稱無(wú)源濾波器[9]。3.模擬濾波器和數(shù)字濾波器的比較數(shù)字濾波器的概念和模擬濾波器相同，只是輸入、輸出信號(hào)的形式和實(shí)現(xiàn)濾波方法不同。無(wú)論是模擬濾波器還是數(shù)字濾波器，其濾波的目的都是為了壓制輸入信號(hào)的某些頻率成分，從而改變信號(hào)頻譜中各頻率分量的相對(duì)比例[5]。與模擬濾波相比，數(shù)字濾波是通過(guò)數(shù)值運(yùn)算來(lái)實(shí)現(xiàn)濾波的，數(shù)字濾波器沒(méi)有漂移，能夠處理低頻信號(hào)，頻率響應(yīng)特性可做成非常接近于理想的特性，同時(shí)處理精度高、穩(wěn)定可靠、極大的靈活性、低成本、小體積、低功耗、集成度高、

8、不存在阻抗匹配等優(yōu)勢(shì)，可以實(shí)現(xiàn)模擬濾波器無(wú)法實(shí)現(xiàn)的特殊濾波功能，這些優(yōu)勢(shì)決定了數(shù)字濾波器的應(yīng)用將會(huì)越來(lái)越廣泛[5、10]。從濾波器所負(fù)有的“從噪聲中恢復(fù)信息”使命的角度看，整個(gè)數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)就是一個(gè)數(shù)字濾波器，或者說(shuō)，數(shù)字信號(hào)處理的核心就是數(shù)字濾波[11]。然而目前模擬濾波器一般指一個(gè)完成波形過(guò)濾、規(guī)模不大、用有源元件和(或)無(wú)源元件構(gòu)成的電路部件[9]。數(shù)字濾波器的缺點(diǎn)也許是在某些處理速度極快的應(yīng)用中趕不上模擬電路。但總的趨勢(shì)是，DSP將不斷地進(jìn)入模擬電路的應(yīng)用領(lǐng)