滤波器_工程技术

[拼音]：lüboqi

[外文]：filter

能选择、通过或抑制某频率范围信号的电路或器件。早在19世纪80年代，电阻、电容滤波电路就已经出现。具有频率选择功能的电感、电容谐振回路(图1)可作为最简单的滤波器。德国K.W.华格纳和美国贝尔实验室的G.A.坎贝尔，分别于1915年提出关于滤波器的论文，已被世界公认为滤波器的独立发明者。1923年以后，贝尔实验室的O.J.查贝尔提出定K型、m诱导型影像参数滤波器设计方法。1939年德国W.考尔和美国S.达灵顿分别提出工作参数滤波器设计理论。由于许多电路和系统都要区分不同频率的信号，滤波器遂被广泛地用在通信、广播、雷达以及许多仪器和设备中。

滤波器的应用频率范围极宽，有适用于低到零点几赫的滤波器，也有高到微波波段的滤波器。根据滤波频率的中心频率和其他要求的不同，滤波器中采用各种谐振元件，电感、电容是最常用的谐振元件。对于工作于1千赫～100兆赫、相对带宽较窄且温度和时间稳定性要求高的滤波器，常用压电晶体作为谐振元件(见晶体滤波器)。还有用金属棍、盘作为谐振元件的机械滤波器，和把晶体与机械滤波器原理合并而成声表面波滤波器（图2）。

滤波器工作在内阻抗为Z_s的电压源与负载Z_L之间(图3)，U₁、I₁及U₂、I₂分别表示输入端和输出端的复数电压和电流。滤波器的传输函数用下式表示：

式中T(jω)的实数部分称为衰减，虚数部分称为相位。输出功率|U₂I₂|等于输入功率|U₁I₁|，衰减为零，表示该频率范围内的输入信号能全部通过。衰减很小的频带称为通带。衰减大的频带称为阻带。通带和阻带交界处的频率称为截止频率。低通滤波器的通带由频率为零起一直到截止频率为止，其阻带在截止频率高的一侧。高通滤波器的起始频率决定于设计要求，其通带在截止频率高的一侧。带通滤波器是以两个有限截止频率之间的频段为通带。带阻滤波器的通带和阻带正好与带通滤波器的相反。还有一种梳齿滤波器，它有许多按一定频率间隔相间排列的通带和阻带。

影像参数滤波器设计理论

影像参数的含义基于内阻抗Z_s等于11′端的输入阻抗Z 公式符号，负载阻抗Z_L等于22′端的输出阻抗Z（图3），即犹如各侧两边的影像。在低通滤波器的基本节内(图4)若阻抗Z₁·Z₂=K²(K为常数)，称为定K型滤波器。定K型低通滤波器在频率为无限大时，会出现无限大衰减。为使有限频率处出现无限大衰减，可在Z₁或1/Z₂式中乘一常数m(0＜m＜1)，使其成为m诱导形滤波器。m通常取0.5～0.6，以便使影像阻抗在通带内近似于一个常数，允许用纯电阻来代替电源阻抗和负载。若干个基本节按影像阻抗原则连接，可构成满足一定衰减要求的复合式滤波器。变换元件可把低通滤波器变为高通、带通或带阻滤波器（图5）。