一、定义

　　滤波器（filter）是指减少或消除谐波对电力系统影响的电气部件，或对特定频率的频点或该频点以外的频率进行有效滤除的电路，其功能就是根据需求获得一个特定频率或去除一个特定频率。

二、滤波器特性

　　滤波器理想特性 

　　在通带内理想滤波器对各次频率的信号放大倍数为1，在阻带内理想滤波器对各次频率的信号放大倍为0。通带内各次频率信号通过理想滤波器后相移为 0 或相移与频率成正比。理想滤波器的特性使通带信号无失真通过，而阻带信号完全被抑制。

滤波器理想特性

三、无源RC滤波器

(1)RC低通

RC低通滤波器

(2)RC高通

RC高通滤波器

四、 有源滤器的特性与类型

　　用运放和 RC元件可设计出各种有源滤波电路,称为RC有源滤波器。由运放和RC设计RC有源滤波器，设计方法和电路调试复杂，IC厂商提供了许多集成 RC滤波器IC，这些RC、运放等元件集成在芯片内部，从而使设计和调试都比较简单。实际RC有源滤波器无法完全地实现理想滤波器的特性，只能尽量逼近。

　　以低通滤波器为例，滤波器的放大倍数在截止频率fc 附近随信号频率增加而以斜坡方式下降。截止频率 fc 是放大倍数下降到通带增益的1/√2时的对应频率，因而通带宽度又称-3dB带宽(-3dB=20lg(1/√2))。

　　实际滤波器在以下3个方面尽可能地逼近理想滤波器： 

　　(1)通带增益平坦性：在通带内滤波器对各次频率信号的放大倍数要求尽量一致。

　　(2)阻带增益下降速度：在阻带内，放大倍数随频率增加要求尽量迅速下降。

　　(3)相移线性度：各次频率信号通过模拟滤波器会产生相移，要求相移尽量与频率成线性关系。

　　上述3项要求对滤波器电路的实现是相互牵制的，常用滤波器的特性有以下4种类型

　　(1) 巴特沃斯滤波器(Butterworth) 

　　通带内幅频曲线平坦，阻带增益下降速度居中。相频特性非线性。

　　(2) 切比雪夫滤波器(Chebyshev) 

　　通带内幅频曲线有纹波，阻带增益下降速度快。相频特性非线性。

　　(3) 贝塞尔滤波器(Bessel) 

　　通带幅频曲线平坦性和阻带增益下降速度比较差。相频特性线性度最好。

　　(4) 椭圆滤波器(Elliptic) 

　　通带和阻带幅频曲线都有纹波，阻带增益下降速度最快。相频特性非线性。

　　四种滤波器特性比较的结果，是在相同滤波器阶数的条件下得出的。滤波器的阶数，对于有源 RC滤波器是电路中电容C元件的个数。RC滤波器阶数越大，幅频特性越好，而相频线性越差、集成滤波 IC 价格越高。在实际的产品设计中，根据具体的要求选择滤波器的形式、阶数。

五、滤波器主要技术指标

　　滤波器主要技术指标

　　(1)滤波器类型 

　　巴特沃斯、切比雪夫、贝塞尔、椭圆……。

　　(2)滤波器阶数

　　(3)低通滤波器、高通滤波器：截止频率fc

　　带通滤波器：上限频率fh、下限频率fl;、中心频率f0

　　品质因数Q： Q=(fh-fl)/f0

 

　　作者：量值溯源

　　湖南银河电气有限公司(http://www.vfe.cc)

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