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@@，甚至是在@@相当多的情况下@@，这种畸变还很严重@@，以致于信号及其所携带的信息被深深地埋在@@噪声当中了@@，所以@@滤波@@是信号处理中的一项基本而重要的技术@@@@。
滤波@@
滤波@@是将信号中特定波段频率@@滤除的操作@@，是抑制和防止干扰的一项重要措施@@。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@@。
滤波@@一词起源于通信理论@@，它是从含有干扰的接收信号@@中提取有用信号@@的一种技术@@@@。“接收信号@@”相当于被观测的随机过程@@，“有用信号@@”相当于被估计@@的随机过程@@。
这类问题在@@电子@@技术@@@@、航天科学@@、控制工程及其他科学技术@@部门中都是大量存在@@的@@。历史上最早考虑的是维纳滤波@@@@，后来@@R.E.卡尔曼和@@R.S.布西于@@20世纪@@60年代提出了卡尔曼滤波@@@@@@。现对一般的非线性滤波@@问题的研究相当活跃@@。
滤波@@技术@@的分类@@
信号分两类@@：连续的模拟信号和离散的数字信号@@。
所以@@，按所处理的信号来分类@@，滤波@@技术@@便分为两类@@@@：模拟滤波@@技术@@@@和数字滤波@@技术@@@@@@。
数字滤波@@技术@@@@的核心是算法@@@@，但也并不是完全脱离硬件@@的@@。比如@@数字信号处理器@@（DSP)就是常见的数字滤波@@设备@@@@，除了滤波@@@@，DSP还会对数字信号进行变换@@、检测@@、谱分析@@、估计@@、压缩@@、识别等一系列的加工处理@@。
1、模拟滤波@@技术@@@@
一般都是通过硬件@@电路实现的@@。 举个例子@@，比如@@——车身蓄电池提供的@@12V直流电源@@，它其实并不纯洁@@。除了纯净的@@12V恒压电源外@@，还掺杂着一些交流杂波@@。所以@@我们需要用电容@@@@、电感@@、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@@的基本原理就是电容@@@@、电感@@的容抗和感抗与频率@@有关@@。
模拟滤波@@技术@@@@（硬件@@滤波@@技术@@@@）分为两类@@：无源滤波@@和有源@@滤波@@@@。
无源滤波@@电路仅由无源@@188足彩外围@@app （电阻@@、电容@@、电感@@）组成@@。
有源@@滤波@@电路不仅由无源@@188足彩外围@@app ，还由有源@@@@188足彩外围@@app （双极型管@@、单极型管@@、集成运放@@）组成@@。有源@@电路除了输入信号外@@，还必须要有外加电源才可以正常工作@@， 有源@@188足彩外围@@app 也叫主动@@188足彩外围@@app ，要依靠电流方向才能体现其价值@@。有源@@滤波@@自身就是谐波源@@，会产生谐波干扰@@。
总的来说@@，平时我们用的比较多的还是无源滤波@@电路@@。
2、数字滤波@@技术@@@@
这里就只说软件滤波@@了@@，不说@@DSP。
常见的数字滤波@@算法@@大概有十几种@@，可以根据其作用来进行简单分类@@：
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、算术平均@@；2、滑动滤波@@@@；3、加权滑动平均@@。这三种算法@@都具有低通@@特性@@，所谓的低通@@是通低频@@（滤高频@@），故叫做低通@@@@。
正常的软件滤波@@逻辑是@@，先剔除大的异常干扰@@，再过滤高频@@低幅噪声@@。一般高频干扰是由电子@@元器件热噪声@@、AD量化噪声引起的@@。
此外@@，还有一些高贵冷艳的滤波@@算法@@@@，比如@@维纳滤波@@@@，卡尔曼滤波@@@@等@@。
实际上@@，数字滤波@@技术@@@@可以分为两类@@@@：即经典滤波@@@@和现代滤波@@@@@@。
经典滤波@@@@技术@@的基础是傅里叶变换@@，它建立在@@信号和噪声频率@@分离的基础上@@，通过将噪声所在@@频率@@区域幅值衰减来达到提高@@信噪比@@，于是针对不同的频率@@段就产生了低通@@@@，高通@@，带通@@等滤波@@器@@之分@@。
现代滤波@@@@器则不是建立在@@频率@@领域@@，而是通过随机过程的数学手段@@，通过对噪声和信号的统计@@特性@@（如自相关函数@@，互相关函数@@，自功率谱@@，互功率谱等@@）做一定的假定@@，然后通过合适的数学方式@@，来提供信噪比@@。譬如@@KALMAN滤波@@器@@中@@，总会假定状态噪声和测量噪声是不相关的@@。 在@@weiner滤波@@器@@中@@还必须假定信号是平稳的@@，等等@@。所以@@现代滤波@@@@技术@@没有带通@@@@、低通@@、高通@@之分@@。
说白了@@，现代滤波@@@@技术@@就是用数学@@（特别是统计@@学@@）的方法@@，对于采集的数据进行分析@@，利用数学原理滤除差异较大的数据@@，保持数据的灵敏度和稳定性@@。所以@@之前的那十几种滤波@@技术@@以及卡尔曼滤波@@@@@@、维纳滤波@@等@@，都可以归类于现代滤波@@@@技术@@@@。
总的来说@@，一般有这种联系@@：
频率@@—硬件@@—经典滤波@@@@；
统计@@—算法@@—现代滤波@@@@。
经典滤波@@@@技术@@出现后@@，人们发现有些噪声和信号的频谱相互混叠@@，用经典滤波@@@@器得不到满意的滤波@@效果@@。这时候基于统计@@学的现代滤波@@@@技术@@才诞生了@@。总之两类滤波@@技术@@各有所用@@，具体问题具体分析@@。
滤波@@器@@
滤波@@器@@，顾名思义对于电路中传播的电磁骚扰@@，采用滤波@@技术@@加以抑制@@。
滤波@@器@@的特性@@
滤波@@器@@的技术@@指标包括插入损耗@@@@、频率@@特性@@、阻抗特性@@、额定电压@@、额定电流@@、外形尺寸@@、工作环境@@、可靠性等@@。
1．插入损耗@@（Insertion Losses）
插入损耗@@值越大对骚扰信号的抑制作用越强@@。
2．频率@@特性@@
滤波@@器@@的插入损耗@@随频率@@的变化即为频率@@特性@@@@。
频率@@特性@@可用中心频率@@@@、截止频率@@@@、最低使用频率@@和最高使用频率@@等参数描述@@。
3． 阻抗特性@@
滤波@@器@@的输入阻抗@@、输出阻抗直接影响其插入损耗@@特性@@。
在@@使用@@EMI滤波@@器@@时@@，应保证在@@输入@@、输出最大限度失配的情况下@@，有合乎要求的最佳抑制效果@@。
4． 额定电压@@
滤波@@器@@工作时@@允许的最高电压@@。
5． 额定电流@@
滤波@@器@@工作时@@，不降低插入损耗@@性能的最大使用电流@@。
滤波@@器@@的种类@@
1、反射式滤波@@器@@@@
反射式滤波@@器@@@@又称无损滤波@@器@@@@，其工作原理是在@@电磁信号传输路径上形成很大的特性阻抗不连续@@，使大部分电磁能量反射回信号源处@@。
反射式滤波@@器@@@@采用电感@@@@L、电容@@C储能@@188足彩外围@@app 组成@@的无源网@@络@@。
有很好的频率@@选择特性@@，但容易产生谐振@@。
根据频率@@特性@@分为低通@@@@、高通@@、带通@@、带阻滤波@@器@@@@，低通@@滤波@@器@@是电磁兼容中最常用的滤波@@器@@@@。
低通@@滤波@@器@@的基本电路形式@@
在@@低通@@滤波@@器@@中@@@@：电容@@的作用是通过并联一个低阻抗的通路@@，使骚扰电流分流@@，从而减小负载中的骚扰电流@@；电感@@的作用是通过串联一个高阻抗@@，阻断骚扰信号的流通@@，从而减小负载上的骚扰电压@@。
当滤波@@器@@的频率@@特性@@不能满足要求时@@，可以采取多个滤波@@器@@级联的方法@@@@。
2、吸收式滤波@@器@@@@
吸收式滤波@@器@@@@又称有损滤波@@器@@@@，它采用有损耗的滤波@@@@188足彩外围@@app ，使骚扰信号的能量消耗在@@滤波@@器@@中@@@@，以达到抑制干扰的目的@@。
吸收式滤波@@可避免反射式滤波@@因寄生参数效应或@@阻抗不匹配引起的谐振@@，但其频率@@选择性较差@@。
吸收式滤波@@器@@@@采用铁氧体材料或@@其他有损耗材料@@，将导线穿过或@@缠绕在@@各种形状的铁氧体材料上@@，利用其电感@@及磁场涡流损耗阻断骚扰信号的传播@@。
2.1 铁氧体磁心@@
用铁氧体材料制成环状磁心@@，与从中穿过的导线构成有损电感@@@@，可起到滤除高频电磁骚扰的作用@@。
铁氧体磁芯的阻抗由感抗和等效损耗电阻@@两部分组成@@@@。低频时主要取决于感抗@@，高频时铁耗成为阻抗的主要成分@@。
铁氧体磁心@@具有很好的高频骚扰抑制能力@@，被制成各种形状及大小@@，广泛应用于各种电子@@产品@@。
2.2 抗干扰电缆@@
抗干扰电缆@@是将铁氧体材料填充在@@同轴电缆的内@@、外导体之间构成的有损同轴电缆@@，它具有很好的高频衰减特性@@，可以起到较好的滤波@@效果@@。
3、电磁干扰滤波@@器@@@@
用于抑制电磁骚扰在@@电路中传播的滤波@@器@@统称为电磁干扰滤波@@器@@@@@@（EMI滤波@@器@@），也有的称为射频干扰滤波@@器@@@@（RFI滤波@@器@@）。
EMI滤波@@器@@通常是由串联电感@@@@和并联电容@@组成@@的低通@@滤波@@器@@@@。
EMI滤波@@器@@不但要抑制经两根导线流通的骚扰信号@@（差模干扰@@），而且还要抑制经任一根导线与地回路流通的骚扰信号@@（共模干扰@@）。
EMI滤波@@器@@的基本电路结构@@
4、电源线滤波@@器@@@@
抑制设备@@的传导发射或@@提高@@对电网@@中骚扰的抗扰度除了要考虑源阻抗和负载阻抗的匹配外@@，电源线滤波@@器@@@@的串联电感@@@@和并联电容@@选值受到一定限制@@。
串联电感@@@@L值不能取得太大@@，否则会产生较大的电源压降@@，影响正常供电@@；接地的并联电容@@值也不能取得太大@@，否则对地漏电流增加@@，可能会超出限值而影响人身安全或@@引起漏电保护@@。
为满足上述要求@@，可使用共模扼流圈@@。
5、 滤波@@连接@@器@@
90% 的电磁兼容问题是由于电缆造成的@@。这是因为电缆是高效的电磁波接收天线和辐射天线@@。
电缆之所以@@会辐射电磁波@@，是因为电缆端口处有共模电压存在@@@@，电缆在@@这个共模电压的驱动下@@，如同一根单极天线@@。
滤波@@连接@@器@@的优点@@
（1） 滤波@@连接@@器@@能够将电缆中的干扰电流滤除@@，从而彻底消除电缆的辐射因素@@。
（2） 滤波@@连接@@器@@抑制电缆辐射比屏蔽电缆更稳地@@。
（3） 使用滤波@@连接@@器@@后@@，可以降低对电缆端接的要求@@，避免使用价格昂贵的高质量屏蔽电缆@@，从而降低成本@@。
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非理想特性对滤波@@的影响@@
电缆线对高频骚扰具有天线作用@@，通常是在@@电缆线端口处并联电容@@滤波@@@@@@。
有时滤波@@效果并不好@@，源于滤波@@电路及@@188足彩外围@@app 并非是理想情况@@，存在@@各种寄生参数@@，影响了滤波@@效果@@。
1、188足彩外围@@app 的非理想特性@@
电容@@值或@@电感@@值越大@@，则谐振频率@@越低@@，也就是电容@@的高频滤波@@效果越差@@。
电容@@和电感@@的引线尽量短@@，应小于波长的@@1/100。
为改善电容@@器实际特性的影响@@，常将一个高频性能好的小电容@@与一个大电容@@并联@@使用@@。
2．互感的影响@@
并联电容@@滤波@@@@时@@，高频滤波@@效果比设想的差@@，是因为并联电容@@两侧的回路之间存在@@互感@@。
为减小互感@@，可缩短电容@@引线长度@@、改变电路走线@@、采用四引线电容@@@@、采用表面安装电容@@等@@。
3．电容@@回路的电感@@@@
印制电路板上的电源平面和地平面之间@@、集成电路旁边经常接滤波@@电容@@器@@，以抑制器件驱动时产生的电压脉动@@，电容@@器的电荷释放受到电感@@的限制@@。
电感@@除了电容@@器的寄生电感@@外@@，还包括回路电感@@@@。
为减小回路电感@@@@，滤波@@电容@@应尽量靠近集成电路@@，或@@使用电源平面和地平面间距较小的电路板@@。
4．穿心电容@@和馈通滤波@@器@@@@
对于电缆线的滤波@@@@，如果与屏蔽体相配合@@，可采用穿心电容@@和馈通滤波@@器@@@@@@。
穿心电容@@通常安装在@@设备@@的导电外壳上@@，电容@@壳外与接地的设备@@壳@@360°连接@@，电容@@两侧回路的互感几乎为零@@，滤波@@效果大大提高@@@@。
馈通滤波@@器@@是以穿心电容@@为基础@@，结合电感@@构成的滤波@@电路@@。
传感器检测@@中的滤波@@技术@@@@
滤波@@器@@是抑制交流串模干扰的有效手段之一@@。传感器检测@@电路中常见的滤波@@电路有@@Rc滤波@@器@@、交流电源滤波@@器@@@@和真流电源滤波@@器@@@@。
RC滤波@@器@@
当信号源为热电偶@@、应变片等信号变化缓慢的传感器时@@，利用小体积@@、低成本的无源@@Rc滤波@@器@@将会对串模干扰有较好的抑制效果@@。但应该一提的是@@，Rc滤波@@器@@是以牺牲系统响应速度为代价来减少串模干扰的@@。
交流电源滤波@@器@@@@
电源网@@络吸收了各种高@@、低频噪声@@，对此常用@@Lc滤波@@器@@来抑制混入电源的噪声@@。
直流电源@@滤波@@器@@@@
直流电源@@往往为几个电路所共用@@，为了避免通过电源内阻造成几个电路问相互干扰@@，应该在@@每个电路的直流电源@@上加上@@Rc或@@Lc退耦滤波@@器@@@@，用来滤除低频噪声@@@@。
滤波@@技术@@的应用领域广泛@@， 例如@@，在@@军事上被大量应用于导航@@、制导@@、电子@@对抗@@、战场侦察@@；在@@电力系统中被应用于能源分布规划和自动检测@@@@；在@@环境保护中被应用于对空气污染和噪声干扰的自动监测等等@@@@，在@@电子@@工程技术@@中无处不在@@@@。
文章来源@@ ：传感器技术@@@@