各种模拟滤波器的特性比较

各种模拟滤波器的特性比较


滤波器就是为了从一堆信号中，把自己想得到的信号分离出来。如AD/DA变换器的前置或后置滤波器。而滤波器的各种逼近方式都是为了更好的接近理想情况。下面分别从截止特性和相位特性等方面分析滤波器的选型，其实各种滤波器的书中也会有相似的内容。

一般而言，滤波器会产生一个和频率有关的相位偏移。如果相位与频率的变化关系是线性的，那么滤波器仅仅会使信号延时一个常数量。在后续处理时，只要知道固定的延时时间，补回去就可以得到真实情况。然而，如果相位的变化是非线性的，那么对非正弦信号会产生严重的相位失真。这就意味着经滤波器得到的信号与真实情况有偏差。一般而言，过渡带幅度特性越陡峭，这个失真就越严重。

巴特沃思
设计之初不知道哪种好时，一般选用巴特沃思。因为这种滤波器通带阻带内特性最为平坦，截止特性和相位特性都不错，对构成滤波器的器件要求也不严格，易于得到符合设计值的特性。

切比雪夫
通带内有等波纹起伏，截止特性特别好，但相位特性和群延时特性不太好。如果对衰减特性较高，且相位要求不严的情况下，可以选取切比雪夫型滤波器。

贝塞尔
通带内延时特性最平坦，因而这种滤波器能够无失真的传送诸如方波、三角波等频谱很宽的信号。但其截止特性相当差。

逆切比雪夫（巴特沃思-切比雪夫）
阻带内有零点（陷波点）。由于椭圆形比它能得到更好的截止特性，因而它不太使用。

椭圆函数（联立切比雪夫）
阻带内有零点。切比雪夫的特性曲线仅在通带内有起伏，而逆切比雪夫的特性曲线仅在阻带内有起伏。截止特性比其他滤波器都好，但对器件要求严。如果只对衰减特性有要求，可以选取椭圆滤波器。

高斯
常用于决定频谱分析仪带宽的滤波器中。高斯型在特性上与贝塞尔型非常相似，但高斯型滤波器的群延迟特性不如贝塞尔滤波器的群延迟特性平坦。贝塞尔在进入阻带区以后才开始迅速趋近于零值的，而高斯型滤波器的延时特性曲线则是在通带内就开始缓慢变化，并且趋近于零值的速度较慢。此外，截止特性也不好。

相位等波纹 通带内的相位是等波纹变化的。

勒让德 截止特性比巴特沃思好，并且可以用小的器件值来实现。

相比较而言，巴特沃思型滤波器的特点是通带内比较平坦；切比雪夫型滤波器的特点是通带内有等波纹起伏；逆切比雪夫型滤波器的特点是阻带内有等波纹起伏；而椭圆函数型滤波器的特点是通带内和阻带内都有等波纹起伏。如果滤波器特性中有起伏，滤波器的衰减特性截止

区就比较陡峭，相位失真就越严重。贝塞尔型滤波器的衰减特性很差，它的阻带衰减非常缓慢。但是，这种滤波器的相位特性好，因而对于要求输出信号波形不能失真的场合非常有用。

设计滤波器时要综合考虑截止特性和相位失真的要求。截止特性好的，相位失真就严重。两者不可兼得。下面以截止特性好和相位失真程度大进行排序（两者一致）。

椭圆<切比雪夫<巴特沃思<贝塞尔