數(shù)字濾波器的種類及不同濾波器的特點

數(shù)字電子技術(shù)已無孔不入，然而我們?nèi)陨硖幱?a href="http://srfitnesspt.com/analog/" target="_blank">模擬的世界，原因顯而易見。雖然數(shù)字的確可以用算法解決多種問題，但即使是的數(shù)字算法，在處理存在于模擬領域的現(xiàn)實世界實體時也有不足之處。這在要求高速度和高分辨率數(shù)據(jù)采集應用中尤其如此，如儀表、電機控制和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。

對于希望捕捉和處理這種真實世界信號的設計者來說，問題是需要盡快進入數(shù)字域，而不損害這些信號信息。解決方案就在一個簡單的平均算法（可減少噪聲）和一個前端模擬低通濾波器 （LPF）。為了實現(xiàn)這些技術(shù)，器件要能提供高分辨率、高速度轉(zhuǎn)換，并帶有板載模擬和數(shù)字濾波才合適。

數(shù)字濾波器的種類

數(shù)字濾波器可以分為低通濾波器、帶通濾波器、高通濾波器、帶阻濾波器、橢圓濾波器、抽頭濾波器、濾波器組等。

不同濾波器的特點

以下均收集于網(wǎng)絡資料。

1.Gaussian

高斯濾波是一種線性平滑濾波，適用于消除高斯噪聲，廣泛應用于圖像處理的減噪過程。高斯平滑濾波器對于抑制服從正態(tài)分布的噪聲非常有效。

2.Bessel

貝賽爾濾波器是具有最大平坦的群延遲（線性相位響應）的線性過濾器。帶通（通常為用戶關(guān)注區(qū)域）的相位響應近乎呈線性。 Bessel濾波器可用于減少所有IIR濾波器固有的非線性相位失真。但它的選擇性比同階（或極數(shù)）的巴特沃斯（Butterworth）濾波器或切比雪夫（Chebyshev）濾波器要差。

3.Butterwroth

巴特沃斯濾波器也被稱作最大平坦濾波器。巴特沃斯濾波器的特點是通頻帶內(nèi)的頻率響應曲線最大限度平坦，沒有紋波，而在阻頻帶則逐漸下降為零。

4.Chebyshev

切比雪夫濾波器是在通帶或阻帶上頻率響應幅度等波紋波動的濾波器。切比雪夫濾波器在過渡帶比巴特沃斯濾波器的衰減快，但頻率響應的幅頻特性不如后者平坦。切比雪夫濾波器和理想濾波器的頻率響應曲線之間的誤差最小，但是在通頻帶內(nèi)存在幅度波動。

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一型切比雪夫濾波器：

在通帶（或稱“通頻帶”）上頻率響應幅度等波紋波動的濾波器稱為“I型切比雪夫濾波器”。

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二型切比雪夫濾波器：

在阻帶（或稱“阻頻帶”）上頻率響應幅度等波紋波動的濾波器稱為“II型切比雪夫濾波器”。

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5.Legendre

勒讓德濾波器在通帶內(nèi)的波動優(yōu)于切比雪夫I型濾波器。

6.Elliptic

橢圓濾波器是在通帶和阻帶等波紋的一種濾波器。橢圓濾波器相比其他類型的濾波器，在階數(shù)相同的條件下有著最小的通帶和阻帶波動。它在通帶和阻帶的波動相同，這一點區(qū)別于在通帶和阻帶都平坦的巴特沃斯濾波器，以及通帶平坦、阻帶等波紋或是阻帶平坦、通帶等波紋的切比雪夫濾波器。從傳遞函數(shù)來看，巴特沃斯和切比雪夫濾波器的傳遞函數(shù)都是一個常數(shù)除以一個多項式， 為全極點網(wǎng)絡， 僅在無限大阻帶處衰減為無限大。 而橢圓函數(shù)濾波器在有限頻率上既有零點又有極點。極零點在通帶內(nèi)產(chǎn)生等波紋， 阻帶內(nèi)的有限傳輸零點減少了過渡區(qū)， 可獲得極為陡峭的衰減曲線。也就是說在階數(shù)相同的條件下，橢圓濾波器相比于其他類型的濾波器，能獲得更窄的過渡帶寬和較小的阻帶波動， 就這點而言， 橢圓濾波器是最優(yōu)的。