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元件(电阻、电容、电感)组成。