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(gè)多路復用零碎的呈現。20世紀50年代無(wú)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(kāi)展，濾波器開(kāi)展上了一個(gè)新臺階，并且朝著(zhù)低功耗、高精度、小體積、多功用、波動(dòng)牢靠和價(jià)廉方向努力，其中小體積、多功用、高精度、波動(dòng)牢靠成爲70年代當前的主攻方向。

一、濾波器開(kāi)展引言

但凡有才能停止信號處置的安裝都可以稱(chēng)爲濾波器。在近代電信設備和各類(lèi)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(lái)爲各國所注重。

招致RC有源濾波器、數字濾波器、開(kāi)關(guān)電容濾波器和電荷轉移器等各種濾波器的飛速開(kāi)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(lái)并失掉使用。80年代，努力于各類(lèi)新型濾波器的研討，努力進(jìn)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(lèi)濾波器使用于各類(lèi)商品的開(kāi)發(fā)和研制。當然，對濾波器自身的研討仍在不時(shí)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(huà)路濾波和報路濾波。經(jīng)過(guò)半個(gè)世紀的開(kāi)展，我國濾波器在研制、消費和使用等方面已歸入國際開(kāi)展步伐，但由于短少專(zhuān)門(mén)研制機構，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(kāi)展有一段間隔。

二、濾波器的分類(lèi)

濾波器有各種不同的分類(lèi)，普通有如下幾種。

（1）按處置信號類(lèi)型分類(lèi)

按處置信號類(lèi)型分類(lèi)，可分爲模仿濾波器和團圓濾波器兩大類(lèi)。其中模仿濾波器又可分爲有源、無(wú)源、異類(lèi)三個(gè)分類(lèi)；團圓濾波器又可分爲數字、取樣模仿、混合三個(gè)分類(lèi)。當然，每個(gè)分類(lèi)又可持續分下去，總之，它們的分類(lèi)可以構成一個(gè)樹(shù)形構造，     實(shí)踐上有些濾波器很難歸于哪一類(lèi)，例如開(kāi)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(lèi)，只是讓人們理解濾波器的大體類(lèi)型，有個(gè)總體概念就行了。

（2）按選擇物理量分類(lèi)

按選擇物理量分類(lèi)，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(huà)路信號）和信息選擇（例如婚配濾波器）等四類(lèi)濾波器。

（3）按頻率通帶范圍分類(lèi)

按頻率通帶范圍分類(lèi)，濾波器可分爲低通、高通、帶通、帶阻、全通五個(gè)類(lèi)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(zhù)重引見(jiàn)近年來(lái)開(kāi)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(wèn)世后，爲有源濾波器開(kāi)拓了寬廣的前景。70年代初期，有源濾波器開(kāi)展有目共睹，1978年單片RC有源濾波器問(wèn)世，爲濾波器集成邁進(jìn)了可喜的一步。由于運放的增益和相移均爲頻率的函數，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(guò)補償后，任務(wù)頻率也限制在100kHz以?xún)取?974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(jìn)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(gè)次要成績(jì)：由于各支路元件均爲電容，所以運放沒(méi)有直流反應通道，使波動(dòng)性成爲難題。1982年由Geiger、Allen和Ngo提出用延續的開(kāi)關(guān)電阻（SR）去替代有源RC濾波器中的電阻R，就構成了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(shí)鐘，使這種濾波器開(kāi)展出路不大。

總之，由RC有源濾波器爲原型的各類(lèi)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(wú)源濾波器體積大，Q值小的缺陷。但它仍有許多課題有待進(jìn)一步研討：理想運放與實(shí)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(shí)改良，單片集成有待進(jìn)一步研討；使用線(xiàn)性變換辦法探究最少有源元件的濾波器需求持續探究；元件的相對值容差的存在，影響濾波器精度和功能等成績(jì)仍未處理；由于R存在，集成占芯片面積大，電阻誤差大（20%～30%），線(xiàn)性度差等缺陷，使大規模集成依然有困難。雖然有這麼多成績(jì)，RC有源濾波器的實(shí)際和使用仍在繼續開(kāi)展中。

四、開(kāi)關(guān)電容濾波器（SCF）

20世紀80年代技術(shù)改造一個(gè)嚴重課題是完成各種電子零碎片面大規模集成（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(wú)源濾波器和機器濾波器更不必說(shuō)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(guò)關(guān)，并沒(méi)有惹起人們的注重。1972年，美國一個(gè)叫Fried的迷信家宣布了用開(kāi)關(guān)和電容模仿電阻R，說(shuō)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(shí)際與集成工藝的一個(gè)嚴重打破。以后MOS電容值普通爲幾皮法至100pF之內，它具有（10～100）×10-6/V的電壓系數與（10～100）×10-6/℃的溫度系數，這兩個(gè)系數簡(jiǎn)直接近理想的境界。SCF具有下列一些優(yōu)點(diǎn)：SCF可以大規模集成；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(jiǎn)直一切電子部件和功用均可以由SC技術(shù)來(lái)完成；比數字濾波器復雜，由于不需求A/D、D/A轉換；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。在信號處置方面的使用有：程控SCF、模仿信號處置、振動(dòng)剖析、自順應性濾波器、音樂(lè )綜合、共振譜、言語(yǔ)綜合器、音調選擇、語(yǔ)聲編碼、聲頻剖析、平衡器、解調器、鎖相電路、團圓傅氏變換…… 總之，SCF在儀表測量、醫療儀器、數據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(kāi)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(xué)已制成單片SCF，成都工程學(xué)院與工廠(chǎng)結合，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(jì)，由于用戶(hù)還不理解它，在我國SCF的使用還沒(méi)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(kāi)關(guān)的采樣頻率所限制，使得SCF只能在音頻范圍內使用。近年雖然呈現無(wú)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。

(2) 非的MOS開(kāi)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(kāi)關(guān)電容自身的寄生電容使SCF的頻響發(fā)作畸變。

(4) MOS開(kāi)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(lái)完成的SCF，由于它是時(shí)變網(wǎng)絡(luò )，要想用分立元件準確模仿是不能夠的，這樣，設計完善的CAD技術(shù)是處理這一成績(jì)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、幾種新型數字濾波器（DF）

(1)自順應DF

最優(yōu)控制、自順應控制和自學(xué)習控制都觸及到多參數、多變量的復雜控制零碎，都屬于古代控制實(shí)際研討的課題。自順應DF具有很強的自學(xué)習、自跟蹤功用。它在雷達和聲納的波束構成、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(huà)的回聲抵消等范疇取得了普遍的使用，促進(jìn)了古代控制實(shí)際的開(kāi)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DF

在輸出信號爲窄帶信號處置零碎中，常采用單數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(guò)A/D變換，將復包絡(luò )轉化爲單數序列停止處置，這個(gè)信號處置零碎即爲單數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、石油勘探的數據處置中都用到多維DF（常用是二維DF），多維DF的設計，往往將一維DF優(yōu)化設計間接推行到多維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，它便于完成大規模集成，便于無(wú)源和有源濾波網(wǎng)絡(luò )的數字模仿。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：系數靈敏度、舍入噪聲和極限環(huán)、多維逆歸濾波器的波動(dòng)性、各種硬件和軟件完成DF的研討等等?？傊?，DF在數字信號處置技術(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，呈現了一批新型濾波器，這里引見(jiàn)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）固定加權的橫向濾波器（TF）在信號處置中，其功能和造價(jià)均可與數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(yǔ)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(jìn)一步開(kāi)辟?？傊?，FPCCDTF是最有希望的開(kāi)展方向。

(2)晶體濾波器

它是順應單邊帶技術(shù)而開(kāi)展起來(lái)的。在20世紀70年代，集成晶體濾波器的發(fā)生，使它的開(kāi)展發(fā)生一個(gè)飛躍。近十年來(lái)，晶體濾波器努力于上面一些研討：完成最佳設計，除具有優(yōu)秀的選擇外，還具有良好的時(shí)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(kāi)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(cháng)工夫波動(dòng)性好和工藝復雜等特點(diǎn)。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諧零碎的外表梳形濾波器。此外，在國防衛星通訊零碎中已普遍采用。聲外表濾波器是電子學(xué)和聲學(xué)相結合的產(chǎn)物，而且可以集成，所以，它在一切無(wú)源濾波器中最有開(kāi)展出路的。

各種新型濾波器太單一，限于篇幅，不再逐個(gè)敘說(shuō)。

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有濾波器的品種和所掩蓋的頻率已根本上滿(mǎn)足現有各種電信設備。從全體而言，我國有源濾波器開(kāi)展比無(wú)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(lèi)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(lèi)濾波器共占13%。從這些使用比例來(lái)看，我國電子商品要想完成大規模集成，濾波器集成化依然是個(gè)重要課題。

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