19、滤波器技术详解：从模拟到离散时间的全面剖析

滤波器技术详解：从模拟到离散时间的全面剖析

1. 模拟滤波器的应用与技术

在电子信号处理系统中，滤波是一项基础操作。模拟滤波器技术的发展受到多种重要应用的推动，其中集成有源滤波器技术是关键之一。此外，抗混叠滤波器用于A/D转换器之前，而用于衰减D/A转换器后杂散元素的滤波器也是技术发展的驱动力。A/D和D/A转换器常用于数字信号处理系统的接口，如手机、CD、DVD、MP3播放器和局域网等。由于这些高产量应用中的滤波器通常由电池供电，因此成本和功耗是主要关注点。

1.1 高频模拟滤波器技术

对于高频模拟滤波器的实现和应用，电信号的传播时间变得至关重要。当组件的物理尺寸达到最高频率波长的四分之一或更大时，这个时间就变得显著。例如，在1 GHz时，真空中的电信号波长约为300 mm，而在相对介电常数为10.5的氧化硅材料中，波长变为约93 mm。因此，在1 GHz时，尺寸为23 mm或更大的组件不能被视为小尺寸，需要用更高级的电路理论模型（即分布式电路元件）来描述。如果组件尺寸较小，则可以使用普通的集总电路元件。

1.2 模拟滤波器的频率范围

不同的模拟滤波器技术有其典型的可用频率范围，了解这些范围对于选择合适的滤波器至关重要。以下是一些重要的模拟滤波器技术及其频率范围：
| 滤波器类型 | 具体类型 | 频率范围 |
| — | — | — |
| 无源滤波器 | 离散LC组件 | 100 Hz 至 2 GHz |
| | 分布式组件 | 500 MHz 至 50 GHz |
| 机械滤波器 | 石英 - 单片晶体滤波器 | 1 MHz 至 400 MHz |
| | 石英 -