⑴ 什麼是濾波器，濾波器是什麼
數字濾波器是現在電視中常用的電路元件之一。數字濾波器(digital filter)是由數字乘法器、加法器和延時單元組成的一種裝置。其功能是對輸入離散信號的數字代碼進行運算處理，以達到改變信號頻譜的目的。由於電子計算機技術和大規模集成電路的發展，數字濾波器已可用計算機軟體實現，也可用大規模集成數字硬體實時實現。數字濾波器是一個離 散時間系統（按預定的演算法，將輸入離散時間信號轉換為所要求的輸出離散時間信號的特定功能裝置）。應用數字濾波器處理模擬信號時，首先須對輸入模擬信號進行限帶、抽樣和模數轉換。數字濾波器輸入信號的抽樣率應大於被處理信號帶寬的兩倍，其頻率響應具有以抽樣頻率為間隔的周期重復特性，且以折疊頻率即1／2抽樣頻率點呈鏡像對稱。為得到模擬信號，數字濾波器處理的輸出數字信號須經數模轉換、平滑。數字濾波器具有高精度、高可靠性、可程式控制改變特性或復用、便於集成等優點。數字濾波器在語言信號處理、圖像信號處理、醫學生物信號處理以及其他應用領域都得到了廣泛應用。數字濾波器有低通、高通、帶通、帶阻和全通等類型。它可以是時不變的或時變的、因果的或非因果的、線性的或非線性的。應用最廣的是線性、時不變數字濾波器.
⑵ 常用的濾波器有哪幾種
實際應用中為了獲得不同頻率成分的有用信號，往往要濾掉不需要頻率區域的信號，這時就要求使用不同類型的濾波器。通常濾波器按其頻率響應分為低通濾波、高通濾波、帶通濾波。
低通濾波低通濾波（low-pass filtering）：是一種濾波方式，規定為低於設定臨界值頻率的信號能正常通過，而高於設定臨界值頻率（fc）的信號則被阻隔和衰減（圖1）。低通濾波可以簡單的認為：設定一個頻率點，當信號頻率高於這個頻率時不能通過。
低通濾波器（low-pass filter）：只允許某一頻率以下的信號無衰減地通過濾波器，其分界處的頻率稱為截止頻率。
註：截止頻率（cut-off frequency）在電子濾波器當中是指當保持輸入信號的幅度不變，改變頻率使輸出信號降至最大值的0.707倍，用頻響特性來表述即為輸出信號降低3dB點處所對應的頻率即為截止頻率。它是用來說明頻率特性指標的一個特殊頻率，簡單點說是指濾波器的輸出頻響幅值降低3dB時所對應的頻率點。高通濾波高通濾波(High-pass filtering)：規定為高於設定臨界值頻率（fc）的信號能正常通過，而低於設定臨界值頻率(fc)的信號則被阻隔和衰減（圖2）。換句話說就是只對低於某一給定頻率（前述的「臨界值頻率」）以下的頻率成分有衰減作用，而允許這個截止頻率以上的頻率成分通過。但是阻隔和衰減的幅度則會依據不同設定臨界值頻率（fc）以及不同的濾波程序（目的）而改變。
高通濾波器（High-pass filter）：只允許某一頻率以上的信號無衰減地通過濾波器，去掉了信號中低於該頻率的不必要的成分或者說去掉了低於該頻率的干擾信號。
⑶ 濾波器起什麼作用濾波器的類型
濾波器對不同頻率的信號有不同的作用：在通帶內使信號受到很小的衰減而通過；在通帶與阻帶之間的一段過渡帶使信號受到不同程度的衰減；在阻帶內使信號受到很大的衰減而起到抑製作用。按照濾波器的三種頻帶在全頻帶中分布位置的不同，濾波器可分為以下四種基本類型：低通濾波器、帶通濾波器、高通濾波器和帶阻濾波器。除此之外，還有一種濾波器——全通濾波器，各種頻率的信號都能通過，但通過以後不同頻率信號的相位有不同的變化，實際上全通濾波器是一種移相器。濾波器的類型根據組成電路的不同，濾波器還可分為：LC無源濾波器、RC無源濾波器、特殊元件構成的無源濾波器、RC有源濾波器。LC無源濾波器：由電感和電容構成，具有良好的頻率選擇特性，並且信號能量損失小、雜訊低、靈敏度低。缺點：電感元件體積大不便於集成化、在低頻和超低頻范圍內品質因數低（頻率選擇性差）。RC無源濾波器：與LC無源濾波器相比，用電阻取代了電感，解決了體積大的缺陷，但此類濾波器的頻率選擇特性比較差，一般只用作低性能的濾波器。特殊元件構成的無源濾波器：這類濾波器諸如：機械濾波器、壓電陶瓷濾波器、晶體濾波器等。工作原理一般是通過電能與機械能或分子振動的動能間的相互轉換，並與器件固有頻率諧振實現頻率的選擇，多用作頻率選擇性能很高的帶通或者帶阻濾波器。優點：品質因數可達千萬至數萬、穩定性很高，可實現其他類型濾波器無法實現的特性。缺點：種類有限、調整不方便，一般僅用於某些特殊場合。RC有源濾波器：該類型的濾波器克服了RC無源濾波器中電阻元件消耗信號功率的缺陷，在電路中引入具有能量放大作用的有源器件如：電子管、晶體管、運算放大器等有源器件，能夠彌補損失的能量，使RC濾波器既具有了像LC濾波器一樣的良好頻率選擇特性，又具有體積小、便於集成的優點
⑷ 濾波器有什麼用
濾波器的作用是可以對電源線中特定頻率的頻點或該頻點以外的頻率進行有效濾除，得到一個特定頻率的電源信號，或消除一個特定頻率後的電源信號。利用濾波器的選頻作用，可以濾除干擾雜訊或進行頻譜分析。
濾波器按所通過信號的頻段分為低通濾波器，允許信號中低頻或直流分量通過，抑制高頻分量或干擾和雜訊；高通濾波器，允許信號中的高頻分量通過，抑制低頻或直流分量；帶通濾波器允許一定頻段的信號通過，抑制低於或高於該頻段的信號、干擾和雜訊等。
(4)濾波器擴展閱讀：
濾波器的主要參數：
1、中心頻率：濾波器通帶的頻率f0，一般取f0=（f1+f2）/2，f1、f2為帶通或帶阻濾波器左、右相對下降1dB或3dB邊頻點。
2、通帶帶寬：需要通過的頻譜寬度，BW=（f2-f1）。f1、f2為以中心頻率f0處插入損耗為基準。
3、插入損耗：由於濾波器的引入對電路中原有信號帶來的衰耗，以中心或截止頻率處損耗表徵，如要求全帶內插損需強調。
4、帶內波動：通帶內插入損耗隨頻率的變化量。1dB帶寬內的帶內波動是1dB。
5、回波損耗：埠信號輸入功率與反射功率之比的分貝（dB）數，也等於20Log10ρ，ρ為電壓反射系數。輸入功率被埠全部吸收時回波損耗為無窮大。
6、帶內相位線性度：表徵濾波器對通帶內傳輸信號引入的相位失真大小。按線性相位響應函數設計的濾波器具有良好的相位線性度。
⑸ 濾波器的基本概念
濾波的實現可以利用模擬電濾波器，也可以利用數字濾波。過去，無論野外採集還是室內處理都採用由電阻、電感、電容等電器元件組成的模擬電濾波器。模擬電濾波器存在著嚴重的缺點，其結構比較復雜，改變濾波器的特性比較困難，而且還存在著不需要的相位移等。數字濾波利用數學運算的方法實現濾波，簡單、方便，目前室內濾波處理已廣泛採用數字濾波的方法。
一個原始信號通過某一裝置後變為一個新信號的過程稱為濾波。原始信號稱為輸入，新信號稱為輸出，該裝置則叫做濾波器。從廣義上講，任何一個過程和系統都可以稱為濾波器。所謂「信號」、「裝置」的概念亦應當廣義地理解，可能是具體的（如電流信號和電感、電容、電阻等元件組成的「裝置」），也可能是抽象的（如數和數學運算）。
1.線性時不變濾波器的響應特徵和濾波機理
濾波器的種類十分繁多，地震勘探中最為常用的是線性時不變濾波器。
1）線性時不變濾波器的概念
濾波器對輸入信號的改造作用可分為線性的和非線性的兩大類型，簡單地定義：線性濾波器是其特性與輸入的性質、極性和大小都無關的濾波器，並且輸出信號只包含輸入信號所擁有的成分，不會有新的成分出現；非線性濾波器的特性則與之相反。
線性濾波器的基本性質是滿足疊加原理和正比定理。設不同的信號x1 （t）、x2 （t）……分別輸入到濾波器，輸出為y1 （t）、y2 （t）……現在如果輸入信號為
x（t）＝ax1（t）＋bx2（t）＋… （4-2-1）
其中a、b為任意常數，則輸出必為
y（t）＝ay1（t）＋by2（t）＋… （4-2-2）
因為線性運算比非線性運算容易得多，故線性濾波器比非線性濾波器簡單得多。
時不變性質即濾波器對輸入信號的改造作用與時間無關。換言之，當輸入為x（t）時濾波器的輸出為y（t）。若輸入為x（t-τ）則輸出正好是y（t-τ），它與時移大小τ無關。
2）濾波器的響應特性
對濾波器濾波能力的最普遍度量是其響應特性。從經典通信論的觀點來看，不考慮濾波器的內部結構，只從其輸入、輸出間關系定義出的濾波器特性稱為響應函數。
時間函數之間的運算稱為時間域運算。時間域中的響應函數稱為脈沖響應，或稱濾波器的時間函數、權函數或濾波因子。它定義為對單位脈沖δ（t）輸入所得到的輸出h（t）。
一個時間函數經傅里葉變換後可以得到其頻譜，或稱之為頻率域中的函數。頻率域函數之間的運算稱為頻率域運算。頻率域中的響應函數稱為頻率響應，或稱濾波器的頻率特性、傳遞函數或轉移函數。它是脈沖響應h（t）的傅里葉變換H（ω），也可以看作是輸出信號的頻譜與輸入信號的頻譜之比。一般來說它是復變函數，可以寫成指數形式：
地震波場與地震勘探
其中：|H（ω）|稱為濾波器的振幅特性，它影響輸入信號的振幅譜；ϕh （ω）稱為濾波器的相位特性，它對輸入信號的相位譜產生改造作用。
3）線性時不變濾波器的濾波機理
線性時不變濾波器在時間域中濾波作用的實現用輸入信號x（t）與濾波器的脈沖響應h（t）的褶積運算表示
地震波場與地震勘探
而在頻率域中則表示為輸入信號的頻譜X（ω）與濾波器的傳輸函數H（ω）相乘：
Y（ω）＝X（ω）H（ω） （4-2-5）
因此，輸出信號的振幅譜和相位譜分別為
地震波場與地震勘探
因為傅里葉變換是可逆的，故頻率域運算與時間域運算完全等價。在兩個域中表示的濾波機理歸結如下：
地震波場與地震勘探
線性時不變濾波器的時間域濾波機理可以這樣來理解：將輸入想像為在采樣瞬間由函數值確定其大小的一個脈沖序列；該序列的每個脈沖均使濾波器產生相應的脈沖響應；根據線性時不變性質，輸入為所有單個脈沖之和組成的脈沖序列，則輸出由所有這些單個脈沖的響應疊加組成。這一點通過數值褶積的物理過程（圖4-2-1）可以看得很清楚。
圖4-2-1 數值褶積的物理過程
其中hn＝（1，-1，0.5）
線性時不變濾波器的頻率域濾波機理更容易理解，即對輸入信號中的不同頻率成分用不同的權系數值相乘，結果組成輸出信號的頻譜。
利用Z變換的形式表示數字濾波的作用十分方便。若輸入（xi）、輸出（yi）和脈沖響應（hi）及其Z變換分別為
地震波場與地震勘探
用Z變換表示濾波過程則有：
Y（Z）＝X（Z）H（Z） （4-2-6）
從形式上看，它與頻率域濾波作用一樣，是乘積。從多項式相乘的運算來看，它又與時間域濾波的運算一樣，是褶積運算。因此，它同時表示了兩個域中的濾波作用，是一種十分方便的表達形式。
2.濾波器的穩定性和物理可實現性
當輸入信號為有限，其輸出信號也為有限時，這種濾波器就是穩定的。即：若存在一個正數L，使得輸入信號x（t）滿足|x（t）|≤L，也有一個正數M，使得輸出信號y（t）滿足條件|y（t）|≤M，則此濾波器是穩定的。
對濾波器的一個基本要求是「穩定」，不穩定的濾波器無法使用。
濾波器穩定的充要條件是：
地震波場與地震勘探
滿足因果律（即輸入之前不會產生輸出）的濾波器稱為物理可實現的。濾波器是物理可實現的充要條件是：
h（t）≡0 當 t ＜ 0時 （4-2-8）
物理濾波器（包括電濾波器）都是物理可實現的，數字濾波器則不然。
對於Z變換為多項式的濾波器來說，分析其穩定性和物理可實現性比較方便。Z變換為有理分式的濾波器（例如A（Z）＝1/B（Z））則比較復雜，只有求出其分母多項式的全部根才能做出判斷：當所有的根均不在單位圓（|Z|＝1）上時，這個濾波器是穩定的；當所有的根都在單位圓外時，這個濾波器是物理可實現的。
3.濾波器的分類
可以有多種方式對濾波器進行分類。按濾波器的性質（即響應函數）劃分，可分為
1）無畸變濾波器。
振幅特性為常數，相位特性是線性的濾波器稱為無畸變濾波器。這種濾波器不改變輸入信號的波形，它的頻率響應為
地震波場與地震勘探
2）相位畸變濾波器（純相位濾波器、全通濾波器）
它只改變輸入信號的相位譜，振幅譜形狀不變。其振幅特性為常數|H（ω）|＝a0，但相位特性不是線性的。
3）振幅畸變濾波器
這種濾波器的振幅特性|H（ω）|不是常數，而且實際工作中總是希望濾波時不使信號產生相位畸變或相位移。這樣的濾波器叫做零相位濾波器，即ϕh（ω）＝0，H（ω）＝|H（ω）|。
因為H（ω）＝|H（ω）|，而|H（ω）|≥0，故H（ω）必為非負的實函數。
又因為輸入、輸出均為實時間函數，故h（t）也必定是實時間函數。由傅里葉變換性質可知，實時間函數的頻譜具有共軛性質，即
因此，零相位濾波器的頻率響應函數H（ω）是非負的實偶函數。
由傅里葉變換的性質可知，非負的實偶函數H（ω）所對應的時間函數h（t）必為實偶函數，即h（t）＝h（-t）。因此，零相位濾波器必定為物理不可實現的濾波器。
電濾波器是物理可實現的，絕不可能成為零相位濾波器。所以，電濾波器必定會使信號發生相位畸變，這正是它的缺點之一，而數字濾波可以實現零相濾波。
4.子波的相位延遲性質
信號處理中定義具有確定的起始時間和有限能量的信號為子波。一個穩定的濾波器的脈沖響應h（t）一般是一個具有確定的起始時間和有限能量的信號，亦可以看成為是一個子波。由此可見，子波的概念與濾波器的特性密切相關。有關子波性質的分析、分類方式等問題的討論完全可以用於濾波器的脈沖響應上，反之亦然。
地震勘探領域中子波指的是通常由一個半到二個周期組成的地震脈沖。前已談過，從廣義上講，任何一個過程均可以稱為「濾波」。地震勘探中往往將地下非完全彈性介質對震源脈沖的改造作用稱為「大地濾波」，大地濾波器的脈沖響應就稱為「子波」或「地震子波」。
有關子波的性質中，最具重要意義的是其相位延遲性質。
在頻率域中，子波 b（t）可以通過傅里葉變換表示成它的振幅譜|B（ω）|和相位譜φ（ω）。如果採用負的相位譜ψ（ω），則叫做相位延遲譜。即
地震波場與地震勘探
相位延遲譜的大小代表了子波的相位延遲性質。
子波的起始時刻通常是零時刻，即子波一般是物理可實現的。特別是地震子波，作為一個物理濾波器的響應函數，自然是物理可實現的。正如前述，物理可實現的子波必定是非零相子波，必有相位延遲，但不同子波的相位延遲不同。相位延遲性質對於具有相同振幅譜的子波的分類具有重要的意義。
圖4-2-2 Z平面上零點位置指示子波延遲性質
在所有物理可實現的、具有相同振幅譜的子波中，總有一個子波的相位延遲譜相對於其他子波的相位延遲譜而言為最小，這個子波稱為最小相位子波。同樣，還有一個子波的相位延遲譜相對來說最大，稱為最大相位子波。其他子波都是混合相位子波。
利用Z變換可以方便地判斷子波的相位延遲性質。子波（b0，b1，…，bn）的Z變換是一個多項式：B （Z）＝b0＋b1Z＋b2Z2＋…＋BnZn。對此多項式求取全部零點（即根）。若全部零點均在單位圓外，則此子波為最小相位子波；若全部零點都在單位圓內，則是最大相位子波；如果零點在單位圓的內、外都有，則這個子波就是混合相位子波（圖4-2-2）。
⑹ 什麼是饋通濾波器
饋通濾波器是信號、電源線在濾波電路中最常用的抑制干擾的濾波器件，其濾除高頻干擾的效果非常好。饋通濾波器一般安裝在金屬面板上，面板既作濾波接地又起隔離濾波器的輸入、輸出端耦合的作用；安裝形式有焊接和螺裝兩種。饋通濾波器的內部電路形式有很多種，根據電容和電感按照不同的電路結構組合起來，可以構成C、L、T、π型等多種濾波電路，這些電路分別提供了不同的濾波特性。通常，濾波器件越多，通帶與阻帶之間的過渡帶越短，插入損耗就越大。
⑺ 什麼是濾波器
先聽我慢慢說啊，先說傅里葉變換，然後再說濾波器，就懂了。
周期信號可以用一系列的不同頻率不同幅度的正弦信號表示出來，就是傅里葉級數。
而非周期信號亦可以，比如門信號，它的傅氏變換是抽樣信號，意思就是，它可以用的一系列不同頻率的正弦信號表示，比如有：頻率為0.1Hz幅度為2的正弦，頻率為0.2Hz幅度為1的正弦，頻率為0.25幅度為a的正弦……這些無數個的所謂的「頻率為某Hz幅度為某」的正弦波疊加之後，就成了門信號。
從門信號的頻譜圖可看出：用來表示門信號的一系列頻率連續的無數個的正弦波幅度是不同的，甚至有些是0 。尤其頻率越高的正弦波，它們的幅度普遍很小，因為這些頻率成分是表示細節（門信號的稜角）的。 另一方面，低頻成分顯示的是門信號的輪廓。
下面可以說濾波器了：假設將門信號經過低通濾波器，把高頻分量濾掉，也就是說，沒有高頻正弦信號的表示，門信號的稜角就被削掉了。
如果門信號通過高通濾波器，那麼低頻信號就被濾掉，變為零，只剩高頻分量，那麼就沒有基本輪廓了，就亂糟糟的了。
再比如：正弦信號的頻譜就是一個沖擊，也就是說，只由一種頻率構成。如果通過適當的帶通濾波器（通帶頻率包含此正弦信號的頻率）那就能毫無損失的通過；如果通過一個通帶范圍不包含此正弦頻率的帶通濾波器，那就會徹底把這個頻率濾掉，出來的信號就是恆為零。
總的來講，高通濾波器只能通過某個頻率以上的信號。低通則只能通過某頻率以下的那些信號（或者叫頻率分量也行）。帶通濾波器只能通過頻率在通帶范圍內的那些頻率分量