滤波器（信号处理）

在信号处理中，滤波器是一种从信号中去除一些不需要的成分或特征的设备或过程。滤波器是信号处理的一个类别，滤波器的定义特征是完全或部分抑制信号的某些方面。最常见的是，这意味着去除一些频率或频段。然而，滤波器并不完全作用于频域；特别是在图像处理领域，存在许多其他的滤波目标。可以去除某些频率成分的相关性，而不去除其他频率成分的相关性，而不必在频域上采取行动。滤波器被广泛用于电子和电信领域，在广播、电视、录音、雷达、控制系统、音乐合成、图像处理和计算机图形中。滤波器的分类有许多不同的依据，这些依据以许多不同的方式重叠；没有简单的等级分类。滤波器可能是非线性或线性时变或时不变，也称为移位不变量。如果滤波器在空间域中工作，那么其特征就是空间不变性。因果或非因果。如果一个滤波器的当前输出取决于未来的输入，那么它就是非因果的。实时处理时域信号的滤波器必须是因果的，但作用于空间域信号的滤波器或延时处理时域信号的滤波器则不是。模拟或数字离散时间（采样）或连续时间无源或有源类型的连续时间滤波器无限脉冲响应（IIR）或有限脉冲响应（FIR）类型的离散时间或数字滤波器。线性连续时间滤波器线性连续时间电路可能是信号处理领域中滤波器最常见的含义，单纯的滤波器往往被认为是同义的。这些电路一般被设计为去除某些频率而允许其他频率通过。执行这一功能的电路通常是线性响应的，或者至少是近似的。任何非线性都有可能导致输出信号包含输入信号中没有的频率成分。现代的线性连续时间滤波器的设计方法被称为网络合成。用这种方法设计的一些重要的滤波器系列有。切比雪夫(Chebyshev)滤波器，在指定的阶数和纹波下，它是所有滤波器中最接近理想响应的。巴特沃斯(Butterworth)滤波器，具有xxx的平坦频率响应。贝塞尔(Bessel)滤波器，具有xxx的平坦相位延迟。椭圆滤波器，在指定的阶数和纹波下，具有最陡峭的截止。这些滤波器家族之间的区别是，它们都使用不同的多项式函数来接近理想的滤波器响应。这就导致了每个滤波器都有不同的传递函数。另一种较早的、不太常用的方法是图像参数法。用这种方法设计的滤波器在历史上被称为波形滤波器。用这种方法设计的一些重要的滤波器有。常数K滤波器，是最原始和最简单的波形滤波器。m-衍生滤波器，是常数K的改进版，具有更好的截止陡度和阻抗匹配。术语一些用于描述和分类线性滤波器的术语。频率响应可以分为若干不同的频带形式，描述滤波器通过哪些频带（通带），拒绝哪些频带（阻带）：低通滤波器--低频通过，高频衰减。高通滤波器--高频通过，低频衰减。带通滤波器--只通过某一频带的频率。带阻滤波器或带拒滤波器--只有一个频段的频率被衰减。陷波滤波器--只拒绝一个特定的频率--一个极端的带阻滤波器。

梳状滤波器--有多个间隔规则的窄通带，使带形看起来像梳状。全通滤波器--所有频率都通过，但输出的相位被改变。截止频率是指超过这个频率的滤波器将不会通过信号。它通常在一个特定的衰减下测量，如3dB。滚降是指超过截止频率后衰减增加的速度。过渡带，通带和阻带之间的频率带（通常很窄）。波纹是滤波器的插入损耗在通带中的变化。滤波器的阶数是近似多项式的程度，在无源滤波器中相当于构建它所需的元件数量。阶数越高，滚降越大，使滤波器更接近理想响应。滤波器的一个重要应用是在电信领域。许多电信系统使用频分复用，系统设计者将一个宽频带分成许多较窄的频带，称为槽或通道，每个信息流被分配到其中一个通道。