主要作用
濾波器是一種對信号有處理作用的器件或電路。随着電子市場的不斷發展也越來越被廣泛生産和使用。
濾波器主要分為有源濾波器和無源濾波器。主要作用是讓有用信号盡可能無衰減的通過，對無用信号盡可能大的反射。濾波器一般有兩個端口，一個輸入信号、一個輸出信号，利用這個特性可以選通通過濾波器的一個方波群或複合噪波，而得到一個特定頻率的正弦波。濾波器的功能就是允許某一部分頻率的信号順利的通過，而另外一部分頻率的信号則受到較大的抑制，它實質上是一個選頻電路。濾波器中，把信号能夠通過的頻率範圍，稱為通頻帶或通帶；反之，信号受到很大衰減或完全被抑制的頻率範圍稱為阻帶；通帶和阻帶之間的分界頻率稱為截止頻率；濾波器是由電感器和電容器構成的網路，可使混合的交直流電流分開。電源整流器中，即借助此網路濾淨脈動直流中的漣波，而獲得比較純淨的直流輸出。最基本的濾波器，是由一個電容器和一個電感器構成，稱為L型濾波。所有各型的濾波器，都是集合L型單節濾波器而成。基本單節式濾波器由一個串聯臂及一個并聯臂所組成，串聯臂為電感器，并聯臂為電容器。在電源及聲頻電路中之濾波器，最通用者為L型及π型兩種。就L型單節濾波器而言，其電感抗XL與電容抗XC，對任一頻率為一常數，其關系為XL·XC=K2。
故L型濾波器又稱為K常數濾波器。倘若一濾波器的構成部分，較K常數型具有較尖銳的截止頻率（即對頻率範圍選擇性強），而同時對此截止頻率以外的其他頻率隻有較小的衰減率者，稱為m常數濾波器。所謂截止頻率，亦即與濾波器有尖銳諧振的頻率。通帶與帶阻濾波器都是m常數濾波器，m為截止頻率與被衰減的其他頻率之衰減比的函數。每一m常數濾波器的阻抗與K常數濾波器之間的關系，均由m常數決定，此常數介于0～1之間。當m接近零值時，截止頻率的尖銳度增高，但對于截止頻的倍頻之衰減率将随着而減小。最合于實用的m值為0.6。至于那一頻率需被截止，可調節共振臂以決定之。m常數濾波器對截止頻率的衰減度，決定于共振臂的有效Q值之大小。若達K常數及m常數濾波器組成級聯電路
類型
巴特沃斯響應（最平坦響應）
巴特沃斯響應能夠最大化濾波器的通帶平坦度。該響應非常平坦，接近DC信号，然後慢慢衰減至截止頻率點為-3dB，最終逼近-20ndB/decade的衰減率，其中n為濾波器的階數。巴特沃斯濾波器特别适用于低頻應用，其對于維護增益的平坦性來說非常重要。
貝塞爾響應
除了會改變依賴于頻率的輸入信号的幅度外，濾波器還會為其引入了一個延遲。延遲使得基于頻率的相移産生非正弦信号失真。就像巴特沃斯響應利用通帶最大化了幅度的平坦度一樣，貝塞爾響應最小化了通帶的相位非線性。
切貝雪夫響應
在一些應用當中，最為重要的因素是濾波器截斷不必要信号的速度。如果你可以接受通帶具有一些紋波，就可以得到比巴特沃斯濾波器更快速的衰減。附錄A包含了設計多達8階的具巴特沃斯、貝塞爾和切貝雪夫響應濾波器所需參數的表格。其中兩個表格用于切貝雪夫響應∶一個用于0.1dB最大通帶紋波；另一個用于1dB最大通帶紋波。
分類
1、按所處理的信号
按所處理的信号分為模拟濾波器和數字濾波器兩種。
2、按所通過信号的頻段
按所通過信号的頻段分為低通、高通、帶通和帶阻濾波器四種。
低通濾波器：它允許信号中的低頻或直流分量通過，抑制高頻分量或幹擾和噪聲。高通濾波器：它允許信号中的高頻分量通過，抑制低頻或直流分量。帶通濾波器：它允許一定頻段的信号通過，抑制低于或高于該頻段的信号、幹擾和噪聲。帶阻濾波器：它抑制一定頻段内的信号，允許該頻段以外的信号通過。
3、按所采用的元器件
按所采用的元器件分為無源和有源濾波器兩種。
3.1、無源濾波器
無源濾波器僅由無源元件(R、L和C)組成的濾波器，它是利用電容和電感元件的電抗随頻率的變化而變化的原理構成的。這類濾波器的優點是：電路比較簡單，不需要直流電源供電，可靠性高；缺點是：通帶内的信号有能量損耗，負載效應比較明顯，使用電感元件時容易引起電磁感應，當電感L較大時濾波器的體積和重量都比較大，在低頻域不适用。
3.2、有源濾波器
有源濾波器由無源元件(一般用R和C)和有源器件(如集成運算放大器）組成。這類濾波器的優點是：通帶内的信号不僅沒有能量損耗，而且還可以放大，負載效應不明顯多級相聯時相互影響很小，利用級聯的簡單方法很容易構成高階濾波器，并且濾波器的體積小、重量輕、不需要磁屏蔽(由于不使用電感元件）；缺點是：通帶範圍受有源器件(如集成運算放大器）的帶寬限制，需要直流電源供電，可靠性不如無源濾波器高，在高壓、高頻、大功率的場合不适用。
4、根據濾波器的安放位置
根據濾波器的安放位置不同，一般分為闆上濾波器和面闆濾波器。
4.1、闆上濾波器安裝在線路闆上。這種濾波器的優點是經濟，缺點是高頻濾波效果欠佳。其主要原因是：
4.1.1、濾波器的輸入與輸出之間沒有隔離，容易發生耦合；
4.1.2、濾波器的接地阻抗不是很低，削弱了高頻旁路效果；
4.1.3、濾波器與機箱之間的一段連線會産生兩種不良作用：一個是機箱内部空間的電磁幹擾會直接感應到這段線上，沿着電纜傳出機箱，借助電纜輻射，使濾波器失效；另一個是外界幹擾在被闆上濾波器濾波之前，借助這段線産生輻射，或直接與線路闆上的電路發生耦合，造成敏感度問題；
4.2、面闆濾波器
濾波陣列闆、濾波連接器等面闆濾波器一般都直接安裝在屏蔽機箱的金屬面闆上。由于直接安裝在金屬面闆上，濾波器的輸入與輸出之間完全隔離，接地良好，電纜上的幹擾在機箱端口上被濾除，因此濾波效果相當理想。缺點是必須在設計初期考慮安裝所需的配合結構。
設計
頻率響應來描述，按其特性的不同，可以分為低通濾波器，高通濾波器，帶通濾波器和帶阻濾波器等。
用來說明濾波器性能的技術指标主要有：
中心頻率f0，即工作頻帶的中心
帶寬BW
通帶衰減，即通帶内的最大衰減
阻帶衰減
對于實際濾波器而言，考慮到實際的組成元件的品質因數的取值是一有限值（因為受限于材料與工藝的水平），所以所有工程上的實用濾波器都是有損濾波器，因此對于這些濾波器還應考慮通帶内的最小插入衰減。
現代濾波器設計，多是采用濾波器變換的方法加以實現。主要是通過對低通原型濾波器進行頻率變換與阻抗變換，來得到新的目标濾波器。
選取
集總低通原型濾波器是現代網絡綜合法設計濾波器的基礎，各種低通、高通、帶通、帶阻濾波器大都是根據此特性推導出來的。正因如此，才使得濾波器的設計得以簡化，精度得以提高。
理想的低通濾波器應該能使所有低于截止頻率的信号無損通過，而所有高于截止頻率的信号都應該被無限的衰減，從而在幅頻特性曲線上呈現矩形，故而也稱為矩形濾波器（brick-wallfilter）。遺憾的是，如此理想的特性是無法實現的，所有的設計隻不過是力圖逼近矩形濾波器的特性而已。根據所選的逼近函數的不同，可以得到不同的響應。雖然逼近函數函數多種多樣，但是考慮到實際電路的使用需求，我們通常會選用“巴特沃斯響應”或“切比雪夫響應”。
“巴特沃斯響應”帶通濾波器具有平坦的響應特性，而“切比雪夫響應”帶通濾波器卻具有更陡的衰減特性。所以具體選用何種特性，需要根據電路或系統的具體要求而定。但是，“切比雪夫響應”濾波器對于元件的變化最不敏感，而且兼具良好的選擇性與很好的駐波特性（位于通帶的中部），所以在一般的應用中，推薦使用“切比雪夫響應”濾波器。
數字濾波器
與模拟濾波器相對應，在離散系統中廣泛應用數字濾波器。它的作用是利用離散時間系統的特性對輸入信号波形或頻率進行加工處理。或者說，把輸入信号變成一定的輸出信号，從而達到改變信号頻譜的目的。數字濾波器一般可以用兩種方法來實現：一種方法是用數字硬件裝配成一台專門的設備，這種設備稱為數字信号處理機；另一種方法就是直接利用通用計算機，将所需要的運算編成程序讓通用計算機來完成，即利用計算機軟件來實現。
模拟濾波器
模拟濾波器在測試系統或專用儀器儀表中是一種常用的變換裝置。例如：帶通濾波器用作頻譜分析儀中的選頻裝置；低通濾波器用作數字信号分析系統中的抗頻混濾波；高通濾波器被用于聲發射檢測儀中剔除低頻幹擾噪聲；帶阻濾波器用作電渦流測振儀中的陷波器，等等。
用于頻譜分析裝置中的帶通濾波器，可根據中心頻率與帶寬之問的數值關系，分為兩種：
一種是帶寬B不随中心頻率人而變化，稱為恒帶寬帶通濾波器，其中心頻率處在任何頻段上時，帶寬都相同；另一種是帶寬B與中心頻率人的比值是不變的，稱為恒帶寬比帶通濾波器，其中心頻率越高，帶寬也越寬。
安裝事項
闆上濾波器雖然對高頻的濾波效果不理想，但是如果應用得當，可以滿足大部分民用産品電磁兼容的要求。在使用時要注意以下事項：
1、“幹淨地”
如果決定使用闆上濾波器，在布線時就要注意在電纜端口處留出一塊“幹淨地”，濾波器和連接器都安裝在“幹淨地”上。通過前面的讨論，可知信号地線上的幹擾是十分嚴重的。如果直接将電纜的濾波電容連接到這種地線上，會造成嚴重的共模輻射問題。為了取得較好的濾波效果，必須準備一塊幹淨地。并與信号地隻能在一點連接起來，這個流通點稱為“橋”，所有信号線都從橋上通過，以減小信号環路面積。
2、濾波器要并排設置
同一組電纜内的所有導線的未濾波部分在—起，已濾波部分在一起。否則，一根導線的耒濾波部分會将另一根導線的已濾波部分重新污染9使電纜整體濾波失效。
3、濾波器要盡量靠近電纜的端口
濾波器與面闆之間的導線的距離應盡量短。必要時，使用金屬闆遮擋一下，隔離近場幹擾。
4、濾波器與機箱的搭接
安裝濾波器的幹诤地要與金屬機箱可靠地搭接起來，如果機箱不是金屬的，就在線路闆下方設置一塊較大的金屬闆來作為濾波地。幹淨地與金屬機箱之間的搭接要保證很低的射頻阻抗。如有必要，可以使用電磁密封襯墊搭接，增加搭接面積，減小射頻阻抗。
5、濾波器接地線要短
考慮到引腳的電感效應，其重要性前面已讨淪，濾波器的局部布線和設計線路闆與機箱（金屬闆）的連接結構時要特别注意。
6、濾波線與未濾波線分組
在端口濾波的電纜和不濾波的電纜應盡量遠離，防止發生上述的耦合問題。
使用
能選擇、通過或抑制某頻率範圍信号的電路或器件。早在19世紀80年代，電阻、電容濾波電路就已經出現。具有頻率選擇功能的電感、電容諧振回路(圖1)可作為最簡單的濾波器。德國K.W.華格納和美國貝爾實驗室的G.A.坎貝爾，分别于1915年提出關于濾波器的論文，已被世界公認為濾波器的獨立發明者。1923年以後，貝爾實驗室的O.J.查貝爾提出定K型、m誘導型影像參數濾波器設計方法。1939年德國W.考爾和美國S.達靈頓分别提出工作參數濾波器設計理論。由于許多電路和系統都要區分不同頻率的信号，濾波器遂被廣泛地用在通信、廣播、雷達以及許多儀器和設備中。
濾波器的應用頻率範圍極寬，有适用于低到零點幾赫的濾波器，也有高到微波波段的濾波器。根據濾波頻率的中心頻率和其他要求的不同，濾波器中采用各種諧振元件，電感、電容是最常用的諧振元件。對于工作于1千赫～100兆赫、相對帶寬較窄且溫度和時間穩定性要求高的濾波器,常用壓電晶體作為諧振元件(見晶體濾波器)。還有用金屬棍、盤作為諧振元件的機械濾波器，和把晶體與機械濾波器原理合并而成聲表面波濾波器（圖2）。
