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数字滤波器
滤波是信号处理中的一种基本而重要的技术,利用滤波技术可以在形形色色的信号中提取所需的信号,抑制不需要的干扰信号。按处理信号不同,滤波器可分为模拟滤波器与数字滤波器两大类。模拟滤波器是用来处理模拟信号或连续时间信号,数字滤波器是用来处理离散的数字信号。与模拟滤波器相比,数字滤波器具有诸多优点:可以用软件编程;稳定性高,可预测;不会因温度、湿度的影响产生误差,不需要高精度元件;很高的性能价格比。
滤波器是频率选择电路,只允许输入信号中的一定频率成分通过,与模拟滤波器相同,按通带来划分可将数字滤波器分为4种类型:
(1)低通滤波器(Lowpass filter) :通过低频,滤除高频。
(2)高通滤波器(Highpass filter):通过高频,滤除低频。
(3)带通滤波器(Bandpass filter):通过固定范围的频率。
(4)带阻滤波器(Bandstop filter):滤除固定范围的频率。
以上 4 种滤波器的理想频率响应如下图所示。
滤波器允许通过的频率范围为通频带,理想滤波器通频带的增益为1,所以信号的幅值不变。截止频带是滤波器不允许通过的频率范围。理论上滤波器在通带应有单位增益(0 dB),在阻带有0增益(-∞ dB),然而在实际中通阻带之间有一个过渡范围,如下图所示。在这一范围,增益在0~1之间。在应用中,允许增益在单位增益上下轻微变化,即允许有通带纹波。这一点也是实际滤波器与理想滤波器的区别。阻带衰减在实际中不是无限的,通带纹波与阻带衰减可表示为