1917年美國和德國迷信家辨別創(chuàng)造了LC濾波器，次年招致了美國第一個多路復用零碎的呈現(xiàn),。20世紀50年代無源濾波器日趨成熟,。自60年代起由于計算機技術(shù)、集成工藝和資料工業(yè)的開展,，濾波器開展上了一個新臺階,，并且朝著低功耗、高精度,、小體積,、多功用、波動牢靠和價廉方向努力,，其中小體積,、多功用、高精度,、波動牢靠成爲70年代當前的主攻方向,。

一、濾波器開展引言

但凡有才能停止信號處置的安裝都可以稱爲濾波器,。在近代電信設(shè)備和各類控制零碎中,，濾波器使用極爲普遍,；在一切的電子部件中，運用最多,，技術(shù)最爲復雜的要算濾波器了,。濾波器的優(yōu)劣間接決議商品的優(yōu)劣，所以,，對濾波器的研討和消費歷來爲各國所注重,。

招致RC有源濾波器、數(shù)字濾波器,、開關(guān)電容濾波器和電荷轉(zhuǎn)移器等各種濾波器的飛速開展,，到70年代前期，上述幾種濾波器的單片集成已被研制出來并失掉使用,。80年代,，努力于各類新型濾波器的研討，努力進步功能并逐步擴展使用范圍,。90年代至如今次要努力于把各類濾波器使用于各類商品的開發(fā)和研制,。當然,，對濾波器自身的研討仍在不時停止,。

我國普遍運用濾波器是50年代前期的事，事先次要用于話路濾波和報路濾波,。經(jīng)過半個世紀的開展,，我國濾波器在研制、消費和使用等方面已歸入國際開展步伐,，但由于短少專門研制機構(gòu),，集成工藝和資料工業(yè)跟不下去，使得我國許多新型濾波器的研制使用與國際開展有一段間隔,。

二,、濾波器的分類

濾波器有各種不同的分類，普通有如下幾種,。

（1）按處置信號類型分類

按處置信號類型分類,，可分爲模仿濾波器和團圓濾波器兩大類。其中模仿濾波器又可分爲有源,、無源,、異類三個分類；團圓濾波器又可分爲數(shù)字,、取樣模仿,、混合三個分類。當然,，每個分類又可持續(xù)分下去,，總之,，它們的分類可以構(gòu)成一個樹形構(gòu)造，     實踐上有些濾波器很難歸于哪一類,，例如開關(guān)電容濾波器既可屬于取樣模仿濾波器,，又可屬于混合濾波器，還可屬于有源濾波器,。因而,，我們不用苛求這種“準確”分類，只是讓人們理解濾波器的大體類型,，有個總體概念就行了,。

（2）按選擇物理量分類

按選擇物理量分類，濾波器可分爲頻率選擇,、幅度選擇,、工夫選擇（例如PCM制中的話路信號）和信息選擇（例如婚配濾波器）等四類濾波器。

（3）按頻率通帶范圍分類

按頻率通帶范圍分類,，濾波器可分爲低通,、高通、帶通,、帶阻,、全通五個類別，而梳形濾波器屬于帶通和帶阻濾波器,，由于它有周期性的通帶和阻帶,。

濾波器品種單一，有些是眾所周知的,，有些能夠不爲大家所熟習,，上面著重引見近年來開展很快的幾種濾波器。

三,、有源濾波器

有源濾波器由下列一些有源元件組成：運算縮小器,、負電阻、負電容,、負電感,、頻率變阻器（FDNR）、狹義阻抗變換器（GIC）,、負阻抗變換器（NIC）,、正阻抗變換器（PIC）、負阻抗倒置器（NII）,、正阻抗倒置器（PII）,、四種受控源，另外，還有病態(tài)元件極子和零子,。

1965年單片集成運算縮小器問世后,，爲有源濾波器開拓了寬廣的前景。70年代初期,，有源濾波器開展有目共睹,，1978年單片RC有源濾波器問世，爲濾波器集成邁進了可喜的一步,。由于運放的增益和相移均爲頻率的函數(shù),，這就限制了RC有源濾波器的頻率范圍，普通任務(wù)頻率爲20kHz左右,，經(jīng)過補償后,，任務(wù)頻率也限制在100kHz以內(nèi)。1974年發(fā)生了更高頻的RC有源濾波器,，使任務(wù)頻率可達GB/4（GB爲運放增益與帶寬之積）,。由于R的存在，給集成工藝形成困難,，于是又呈現(xiàn)了有源C濾波器：就是濾波器由C和運放組成,。這樣容易集成，更重要的是進步了濾波器的精度,，由于有源C濾波器的功能只取決于電容之比,，與電容相對值有關(guān)。但它有一個次要成績：由于各支路元件均爲電容,，所以運放沒有直流反應通道,，使波動性成爲難題,。1982年由Geiger,、Allen和Ngo提出用延續(xù)的開關(guān)電阻（SR）去替代有源RC濾波器中的電阻R，就構(gòu)成了SRC濾波器,，它仍屬于模仿濾波器,。但由于采用預置電路和復雜的相位時鐘，使這種濾波器開展出路不大,。

總之,，由RC有源濾波器爲原型的各類變種有源濾波器去掉了電感器，體積小,，Q值可達1000,，克制了RLC無源濾波器體積大，Q值小的缺陷,。但它仍有許多課題有待進一步研討：理想運放與實踐特性的偏向的研討,；由于有源濾波器混合集成工藝的不時改良,，單片集成有待進一步研討,；使用線性變換辦法探究最少有源元件的濾波器需求持續(xù)探究；元件的相對值容差的存在，影響濾波器精度和功能等成績?nèi)晕刺幚?；由于R存在，集成占芯片面積大,，電阻誤差大（20%～30%）,，線性度差等缺陷，使大規(guī)模集成依然有困難,。雖然有這麼多成績,，RC有源濾波器的實際和使用仍在繼續(xù)開展中。

四,、開關(guān)電容濾波器（SCF）

20世紀80年代技術(shù)改造一個嚴重課題是完成各種電子零碎片面大規(guī)模集成（LSI）,。運用最多的濾波器成爲“攔路虎”，RC有源濾波器不能完成LSI,，無源濾波器和機器濾波器更不必說了,，于是，人們只能另辟新徑,。50年代曾有人提出SCF的概念,，由于事先集成工藝不過關(guān)，并沒有惹起人們的注重,。1972年,，美國一個叫Fried的迷信家宣布了用開關(guān)和電容模仿電阻R，說SCF的功能只取決于電容之比,，與電容相對值有關(guān),，這樣才惹起人們的注重。1979年一些興旺國度單片SCF已成爲商品（屬于高度失密技術(shù)）,。如今SC技術(shù)已趨成熟,。SCF采用MOS工藝加以完成，被公以為80年代網(wǎng)絡(luò)實際與集成工藝的一個嚴重打破,。以后MOS電容值普通爲幾皮法至100pF之內(nèi),，它具有（10～100）×10-6/V的電壓系數(shù)與（10～100）×10-6/℃的溫度系數(shù)，這兩個系數(shù)簡直接近理想的境界,。SCF具有下列一些優(yōu)點：SCF可以大規(guī)模集成,；SCF精度高，由于其功能取決于電容之比,，而MOS電容之比的誤差小于千分之一,；功用多，簡直一切電子部件和功用均可以由SC技術(shù)來完成,；比數(shù)字濾波器復雜,，由于不需求A/D,、D/A轉(zhuǎn)換；功用小,，可以做到小于10mW,。

SCF的使用以聲頻范圍使用爲主體，任務(wù)頻率在100kHz之內(nèi),。在信號處置方面的使用有：程控SCF,、模仿信號處置、振動剖析,、自順應性濾波器,、音樂綜合、共振譜,、言語綜合器,、音調(diào)選擇、語聲編碼,、聲頻剖析,、平衡器、解調(diào)器,、鎖相電路,、團圓傅氏變換…… 總之，SCF在儀表測量,、醫(yī)療儀器,、數(shù)據(jù)或信息處置等許多范疇都有普遍的使用前景。

在我國,，1978年有的導師和在校研討生開端停止這項研討任務(wù),，真正惹起人們注重是1980年當前。1983年清華大學已制成單片SCF,，成都工程學院與工廠結(jié)合,，也研制成單片SCF。如今關(guān)鍵是用MOS工藝完成SCF及推行使用成績,，由于用戶還不理解它,，在我國SCF的使用還沒有普及,。

五,、SCF還有許多課題有待研討

(1) 由于運放和控制MOS開關(guān)的采樣頻率所限制，使得SCF只能在音頻范圍內(nèi)使用,。近年雖然呈現(xiàn)無運放的SC電路,，但由于采樣頻率的限制，任務(wù)頻率最高只要在1MHz之內(nèi),。

(2) 非的MOS開關(guān)的溝道電阻以及非理想的運放特性,，均可使SCF形成誤差。

(3) 開關(guān)電容自身的寄生電容使SCF的頻響發(fā)作畸變。

(4) MOS開關(guān)與MOS運放的熱噪聲使SCF的靜態(tài)范圍遭到限制,。

最終要以MOS工藝來完成的SCF,，由于它是時變網(wǎng)絡(luò)，要想用分立元件準確模仿是不能夠的,，這樣,，設(shè)計完善的CAD技術(shù)是處理這一成績的獨一手腕。此外,，在靈敏度剖析,、噪聲剖析等方面均有許多課題有待研討。

六,、幾種新型數(shù)字濾波器（DF）

(1)自順應DF

最優(yōu)控制,、自順應控制和自學習控制都觸及到多參數(shù)、多變量的復雜控制零碎,，都屬于古代控制實際研討的課題,。自順應DF具有很強的自學習、自跟蹤功用,。它在雷達和聲納的波束構(gòu)成,、緩變噪聲攪擾的抑制、噪聲信號的處置,、通訊信道的自順應平衡,、遠間隔電話的回聲抵消等范疇取得了普遍的使用，促進了古代控制實際的開展,。

自順應DF有如下一些復雜算法：W—LMS算法,、M—LMS算法、TDO算法,、差值LMS算法和C—LMS算法,。

(2)單數(shù)DF

在輸出信號爲窄帶信號處置零碎中，常采用單數(shù)DF技術(shù),。爲了降低采樣率而又保管信號所包括的全部信息,，可應用正交雙路檢波法，取出窄帶信號的復包絡(luò),，然后經(jīng)過A/D變換,，將復包絡(luò)轉(zhuǎn)化爲單數(shù)序列停止處置，這個信號處置零碎即爲單數(shù)DF,。它具有許多功用：MTI雷達中抑制具有卜勒頻移的雜波攪擾,；數(shù)字通訊網(wǎng)與模仿通訊網(wǎng)之間多路TDM/FDM信號變換復接……

(3)多維DF

在圖像處置、地震,、石油勘探的數(shù)據(jù)處置中都用到多維DF（常用是二維DF）,，多維DF的設(shè)計,，往往將一維DF優(yōu)化設(shè)計間接推行到多維DF中去。關(guān)于模糊和隨機噪聲攪擾的二維圖像的處置,，多維DF也能發(fā)揚很棒的作用,。

此外，還有波DF,，它便于完成大規(guī)模集成,，便于無源和有源濾波網(wǎng)絡(luò)的數(shù)字模仿。因而,，正遭到人們的注重和加以研討,。

關(guān)于DF有待研討的課題有：系數(shù)靈敏度、舍入噪聲和極限環(huán),、多維逆歸濾波器的波動性,、各種硬件和軟件完成DF的研討等等?？傊?，DF在數(shù)字信號處置技術(shù)中占有極爲重要的位置，關(guān)于它的研討,、消費和使用等任務(wù)均是很有意義的,。

七、其他新型濾波器

爲順應各種需求,，呈現(xiàn)了一批新型濾波器,，這里引見幾種已失掉普遍使用的新型濾波器。

(1)電控編程CCD橫向濾波器（FPCCDTF）

電荷耦合器（CCD）固定加權(quán)的橫向濾波器（TF）在信號處置中,，其功能和造價均可與數(shù)字濾波器和各種信號處置部件媲美,。這種濾波器次要用于自順應濾波；P-N序列和Chirp波形的婚配濾波,；通用化的頻域濾波器及相關(guān)積運算,；語音信號和相位平衡；相陣零碎的波束分解和電視信號的重影消弭等均有使用,。當然,，更多的使用有待進一步開辟?？傊?，F(xiàn)PCCDTF是最有希望的開展方向。

(2)晶體濾波器

它是順應單邊帶技術(shù)而開展起來的,。在20世紀70年代,，集成晶體濾波器的發(fā)生，使它的開展發(fā)生一個飛躍,。近十年來,，晶體濾波器努力于上面一些研討：完成最佳設(shè)計，除具有優(yōu)秀的選擇外,，還具有良好的時域呼應,；尋求新型資料；擴展任務(wù)頻率,；改造工藝,，使其向集成化開展。它普遍使用于多路復用零碎中作爲載波濾波器,，在收發(fā)信中,，單邊帶通訊機中作爲選頻濾波器，在頻譜剖析儀和聲納安裝中作爲中頻濾波器,。

(3)聲外表濾波器

它是理想的超高頻器件,。它的幅頻特性和相位特性可以辨別控制，以到達要求,，而且它還有體積小,，長工夫波動性好和工藝復雜等特點。通常使用于：電視播送發(fā)射機中作爲殘留邊帶濾波器,；在黑色電視接納機中調(diào)諧零碎的外表梳形濾波器,。此外，在國防衛(wèi)星通訊零碎中已普遍采用,。聲外表濾波器是電子學和聲學相結(jié)合的產(chǎn)物,，而且可以集成，所以,，它在一切無源濾波器中最有開展出路的,。

各種新型濾波器太單一，限于篇幅,，不再逐個敘說,。

我國目前各種濾波器的使用比例

我國柔性直流輸電電容器現(xiàn)有濾波器的品種和所掩蓋的頻率已根本上滿足現(xiàn)有各種電信設(shè)備。從全體而言,，我國有源濾波器開展比無源濾波器遲緩,，尚未少量消費和使用。從上面的消費使用比例可以看出我國各類濾波器的使用狀況：LC濾波器占50%,；晶體濾波器占20%,；機器濾波器占15%；陶瓷和聲外表濾波器各占1%,；其他各類濾波器共占13%,。從這些使用比例來看，我國電子商品要想完成大規(guī)模集成,，濾波器集成化依然是個重要課題,。

隨著電子工業(yè)的開展,，對濾波器的功能要求越來越高，功用也越來越多,，并且要求它們向集成方向開展,。我國濾波器研制和消費與上述要求相差甚遠，爲延長這個差距,，電子工程和科技人員負有嚴重的歷史責任,。