17、模拟滤波器的全面解析与应用指南

模拟滤波器的全面解析与应用指南

1. 模拟滤波器在信号处理中的重要性

在当今的科技领域，信号处理技术无处不在。它涵盖了从电信系统到音乐播放器等众多领域，其核心目标是从各种信号源中提取、保护、存储和检索信息。例如，在电信系统中，我们关注的是将信息从一个地方传输到另一个地方；而在 MP3 播放器中，则更侧重于高效地存储和检索信息。实际上，存储信息以便后续检索可以看作是在具有任意长时间延迟的传输通道上传输信息。

在许多情况下，为了减少需要存储的信息量，信号处理技术会被用于去除非听觉（冗余）信息，如 MP3 格式。在无线电系统中，我们需要生成不同类型的信号，并对这些信号进行修改，以便通过高频载波的频率调制将信息传输到无线电频道。而模拟滤波器在这些应用中扮演着关键角色。

以一个简单的数字传输系统为例，计算机 A 作为数字信号源，生成一系列 ASCII 符号，这些符号由 8 位字表示。为了通过电话线传输这些符号，我们需要用适合传输通道的物理信号载体来表示符号中的位。这里我们使用具有两种不同频率的正弦电压作为信号载体，并采用所谓的频移键控来表示信息。在调制解调器 A 中，“零”位对应 980 Hz，“一”位对应 1180 Hz。因此，调制解调器 B 需要确定接收到的频率是 980 Hz 还是 1180 Hz，以确定传输的是零还是一。可以使用两个带通滤波器，让任一正弦信号通过，通过比较两个滤波器输出的幅度来解析接收到的信号的频率。同样，调制解调器 B 向调制解调器 A 发送信息时，使用 1650 Hz 和 1850 Hz 的频率。所以，滤波是调制解调器的重要组成部分。

虽然上述传输系统已经过时，但现代具有更高传输容量的传输系统，如高清电视（HDTV）、无线局域网（WLAN）和