浅谈滤波器的基本原理和性能

滤波器（Filter）能将选定的频率波段以外的信号进行有效的消除，得到所需要的选定频率波段的信号，其主要目的是取得或者消除某个特定频率的信号。滤波器一般用于信号的传递和处理，目前已广泛应用于航天、军事、医疗、电信、通信、机械、能源等领域。

最初的滤波器电路是由电阻、电容、电感等组成的无源电路。现代高科技信息化的迅速发展和集成电路晶体管工艺性的提高，正一步一步地促进 RC 有源滤波器、数字滤波器等各类新型滤波器电路的高速发展。

滤波器的基本原理是利用电感和电容的阻抗特性，将信号中的特定频率信号阻挡或者导通。滤波器具有选频网络的特点，传统上它是由电阻、电容、电感等具有选频功能组件组成的选频网络电路。常见的以 RC 滤波器构成的选频网络电路如图 2-58所示。

滤波器的重要性能指标有截止频率、纹波幅度、通带带宽、品质因数、幅频特性等。滤波器的截止频率是指相对于滤波器的幅频特性平均值衰滅到 3dB的时候产生的频率值。在一般的电路中，滤波器的波形幅度与幅频特性的比值设计得越小，滤波器的性能就越高，而幅频特性在电路仿真中一般呈现纹波的形状。滤波器的两截止频率之差的带宽是通带带宽。

滤波器的种类很多，基于信号的处理分析功能，可以将滤波器分为模拟、数字滤波器；基于频率响应的方式，可以将滤波器分为低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器、带阻滤波器。另外，数字滤波器既可以通过 DSP 处理器实现，也可以通过 FPGA 进行编程通过数字设计实现。‍

随着多种多样的滤波器被应用于现代高速通信的科技产品中，人们对滤波器的设计要求越来越高。近些年出现了缺陷地结构 ( Defected Ground Structure,DGS)、基片集成波导(Substrate Integrated Waveguide, SIW)、多模结构和低温共烧陶瓷 (Low Temperature Co-fired Ceramic, LTCC) 等新结构、新材料。这些新结构、新材料的出现将引领未来新型滤波器的发展方向。

审核编辑：黄飞