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凡亿专栏 | 模拟滤波技术和数字滤波技术的原理和分类
模拟滤波技术和数字滤波技术的原理和分类

众所周知,信号在它的产生、转换、传输的每一个环节都可能由于环境和干扰的存在而畸变,以至于有用信号及其携带的信息严重失真,混在众多无用信号难以分辨,这时滤波的重要性就体现,可以抽取有用信号,抑制无用信号,成为信号处理中的重要的基本技能。
滤波是指将信号中特定波段频率滤除的操作,是抑制和防止干扰的重要措施,它是根据观察某一随机过程的结果,对另一与之有关的随机过程进行估计的概率理论与方法。
而按照信号的性质,信号可分为连续的模拟信号和离散的数字信号;滤波技术自然也分为模拟滤波技术和数字滤波技术。
1、模拟滤波技术
通常来说,模拟滤波技术是通过硬件电路来实现的。打个比方,汽车所采用的蓄电池一般是12V直流电池,但严格来说,其中还掺杂着部分的交流杂波,因此工程师需要通过电容、电感和电阻来组成硬件滤波电路,以频率为标识符来滤除这些杂波。硬件滤波的基本原理是电容、电感的容抗和感抗与频率有关。
而模拟滤波技术也叫做硬件滤波技术,主要分为无源滤波和有源滤波,前者仅由无源元件(电阻、电感、电容)组成;后者不仅由无源元件,也可由有源元件(双极性管、单极性管、集成运放)组成,除此之外,有源电路必须要有外加电源方可正常工作。但需要注意的是,有源元件本身是谐波源,会产生谐波干扰,因此工程师常应用的还是无源滤波电路。
2、数字滤波技术
数字滤波主要分为软件滤波和DSP,由于DSP广为人知,暂且忽略,这里只说软件滤波。数字滤波算法种类较多,大概有十几种,具体如下:
克服大脉冲干扰的滤波算法有:
①限幅滤波法;②中位值滤波法;③基于拉依达准则的奇异数据滤波法;④基于中值数绝对偏差的决策滤波器。
克服小幅度高频噪声的滤波算法有:
①算数平均;②滑动滤波;③加权滑动平均。
此外还有维纳滤波、卡尔曼滤波等。
实际上数字滤波技术可分为经典滤波和现代滤波,上文所述的数字滤波技术基本上都可以归类于现代滤波。

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