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(lèi)
數(shù)字示波器的種類(lèi)很多,分類(lèi)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:
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