10、滤波器、信号发生器与检测器技术解析

滤波器、信号发生器与检测器技术解析

1. 高级滤波器类型

如果我们不局限于双二次形式，允许更多的极点和零点，就能创建出几种不同类型的滤波器，它们能提供更显著的响应曲线。这些不同类型的滤波器各有优缺点，我们将不同的滤波器配置称为近似，因为它们近似于理想砖墙滤波器的特性。对于所有这些滤波器，我们可以选择滤波器的阶数，阶数越高，滤波效果越强，但实现成本也越高。

每种近似都是基于低通滤波器来构建的。如果需要其他类型的滤波器，可以通过从低通形式进行变换得到。

• 巴特沃斯近似 ：将传递函数的零点均匀分布在 s 平面的一个圆上，这使得传递函数在直流处的斜率最大程度地平坦。传递函数的滚降速率与零点数量成正比，能实现从直流到通带边缘的强烈衰减。
• 切比雪夫近似 ：在通带内使用波纹来实现最大平坦度。波纹意味着滤波器增益在通带内随频率交替增减，波纹数量等于滤波器的阶数。这种配置比平滑的巴特沃斯滤波器能提供更高的阻带损耗，其零点沿椭圆分布。
• 椭圆近似 ：在阻带中结合使用极点和零点，以提供最大平坦的阻带。因此，阻带损耗更接近指定损耗，不像切比雪夫滤波器那样会产生超过所需的阻带衰减。由于其能高效满足滤波器规格要求，椭圆滤波器被广泛使用。
• 贝塞尔近似 ：虽然音频应用通常对相位不敏感，但数字信号需要仔细控制相位特性。贝塞尔近似用于提供平坦的通带，并能很好地控制通带内的相位特性。

2. 数字滤波器

数字滤波器不会受到影响模拟滤波器的寄生效