滤波器的功能是让指定频段的信号能顺利通过,而对其他频段的信号起衰减作用。其基本含义就是对波的一种过滤。例如在有光放大
器的光纤通信系统或者波分复用中,接收端往往会放有光滤波器,其作用就是去除无用光放大器的自发辐射噪声或者其他的光信号成分。当希 望检测的光信号经过光检测器转换成的电信号后,这个电信号中往往仍然含有对我们的光通信系统不利的频率成分,例如往往混有光检测器和 放大器的散粒噪声以及波形畸变产生的其他不利的频率成分,需要靠滤波器来把这些成分去除,同时通过不同的滤波特性可以对信号起到整形 的作用,最后再进入判决电路。
滤波器以按不同的分类方法进行分类:
按组成电路的元件的不同,滤波器可以分成RC、RLC、LC、晶体滤波器、陶瓷滤波器、机 械滤波器等;按是否含又有源器件可以分成有源滤波器和无源滤波器;
按允许通过的频率范围,滤波器又可以分为低通、高通、带通和带阻滤 波器等;
按对信号的响应特性可以分成线性滤波器和非线性滤波器;
按截止频率附近幅频特性或相频特性的不同,滤波器又可以分为巴特沃斯 (Butterworth)滤波器、切比雪夫(Chebyshev)滤波器、椭圆滤波器、贝塞耳(Bessel)滤波器等。这些滤波器由于均是对模拟信 号进行处理,因此又统称为模拟滤波器。
另一大类滤波器是数字滤波器,数字滤波器利用数字计算机的强大计算能力,通过一定的算法实现对信号的滤波。数字滤波器可以实
现模拟滤波器的功能,实现低通、高通、带通和带阻滤波,以及巴特沃斯(Butterworth)、切比雪夫(Chebyshev)、椭圆、贝塞耳(Bessel)滤波。数字滤波器按实现方法的不同又分为有限冲击响应滤波器和无限冲击响应滤波器。
不论以上滤波器的实现是模拟方式还是数字方式,都属于经典滤波器的范畴。经典滤波器假定信号中有用成分和需要去除的成分各自 占有不同的频带,当信号通过滤波器可以将有用成分保留而去除其他成分,但是当信号和噪声的频谱相互重叠时,经典滤波器无法将两者区分 。
现代滤波器理论研究的主要内容则是从含有噪声的数据记录(又称时间序列)中估计出信号的某些特征或信号本身。一旦信号被估计
出,那么估计出的信号将比原信号有高的信噪比。现代滤波器将信号和噪声都视为随机信号,利用他们的统计特征(例如自相关函数,功率谱 等)导出一套最佳的估值算法,然后用硬件或软件实现。其基本特征是利用统计理论来处理滤波问题。现代滤波器中有维纳(Wiener)滤波 器、卡尔曼(Kalman)滤波器、自适应滤波器。
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