一般而言,濾波器會產(chǎn)生一個和頻率有關(guān)的相位偏移。如果相位與頻率的變化關(guān)系是線性的,那么濾波器僅僅會使信號延時一個常數(shù)量。在后續(xù)處理時,只要知道固定的延時時間,補(bǔ)回去就可以得到真實(shí)情況。然而,如果相位的變化是非線性的,那么對非正弦信號會產(chǎn)生嚴(yán)重的相位失真。這就意味著經(jīng)濾波器得到的信號與真實(shí)情況有偏差。一般而言,過渡帶幅度特性越陡峭,這個失真就越嚴(yán)重。
巴特沃思
設(shè)計(jì)之初不知道哪種好時,一般選用巴特沃思。因?yàn)檫@種濾波器通帶阻帶內(nèi)特性最為平坦,截止特性和相位特性都不錯,對構(gòu)成濾波器的器件要求也不嚴(yán)格,易于得到符合設(shè)計(jì)值的特性。
切比雪夫
通帶內(nèi)有等波紋起伏,截止特性特別好,但相位特性和群延時特性不太好。如果對衰減特性較高,且相位要求不嚴(yán)的情況下,可以選取切比雪夫型濾波器。
貝塞爾
通帶內(nèi)延時特性最平坦,因而這種濾波器能夠無失真的傳送諸如方波、三角波等頻譜很寬的信號。但其截止特性相當(dāng)差。
逆切比雪夫(巴特沃思-切比雪夫)
阻帶內(nèi)有零點(diǎn)(陷波點(diǎn))。由于橢圓形比它能得到更好的截止特性,因而它不太使用。
橢圓函數(shù)(聯(lián)立切比雪夫)
阻帶內(nèi)有零點(diǎn)。切比雪夫的特性曲線僅在通帶內(nèi)有起伏,而逆切比雪夫的特性曲線僅在阻帶內(nèi)有起伏。截止特性比其他濾波器都好,但對器件要求嚴(yán)。如果只對衰減特性有要求,可以選取橢圓濾波器。
高斯
常用于決定頻譜分析儀帶寬的濾波器中。高斯型在特性上與貝塞爾型非常相似,但高斯型濾波器的群延遲特性不如貝塞爾濾波器的群延遲特性平坦。貝塞爾在進(jìn)入阻帶區(qū)以后才開始迅速趨近于零值的,而高斯型濾波器的延時特性曲線則是在通帶內(nèi)就開始緩慢變化,并且趨近于零值的速度較慢。此外,截止特性也不好。
相位等波紋 通帶內(nèi)的相位是等波紋變化的。
勒讓德 截止特性比巴特沃思好,并且可以用小的器件值來實(shí)現(xiàn)。
相比較而言,巴特沃思型濾波器的特點(diǎn)是通帶內(nèi)比較平坦;切比雪夫型濾波器的特點(diǎn)是通帶內(nèi)有等波紋起伏;逆切比雪夫型濾波器的特點(diǎn)是阻帶內(nèi)有等波紋起伏;而橢圓函數(shù)型濾波器的特點(diǎn)是通帶內(nèi)和阻帶內(nèi)都有等波紋起伏。如果濾波器特性中有起伏,濾波器的衰減特性截止區(qū)就比較陡峭,相位失真就越嚴(yán)重。貝塞爾型濾波器的衰減特性很差,它的阻帶衰減非常緩慢。但是,這種濾波器的相位特性好,因而對于要求輸出信號波形不能失真的場合非常有用。
有源濾波器中大多數(shù)運(yùn)算放大器的開環(huán)增益不夠和頻帶的限制,有源濾波器主要應(yīng)用于低頻場合
根據(jù)傳遞函數(shù)的形式,巴特沃思和切比雪夫?yàn)V波器的傳遞函數(shù)都是一個常數(shù)除以一個多項(xiàng)式,為全極點(diǎn)網(wǎng)絡(luò),僅在無限大阻帶處衰減為無限大;橢圓函數(shù)濾波器在有限頻率上既有零點(diǎn)又有極點(diǎn).極零點(diǎn)在通帶內(nèi)產(chǎn)生等波紋,阻帶內(nèi)的有限傳輸零點(diǎn)減小了過渡區(qū),可獲得極為陡峭的衰減特性曲線.
設(shè)計(jì)濾波器時要綜合考慮截止特性和相位失真的要求。截止特性好的,相位失真就嚴(yán)重。兩者不可兼得。下面以截止特性好和相位失真程度大進(jìn)行排序(兩者一致):橢圓<切比雪夫<巴特沃思<貝塞爾