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多路復用零碎的呈現(xiàn)。20世紀50年代無源濾波器日趨成熟。自60年代起由于計算機技術、集成工藝和資料工業(yè)的開展，濾波器開展上了一個新臺階，并且朝著低功耗、高精度、小體積、多功用、波動牢靠和價廉方向努力，其中小體積、多功用、高精度、波動牢靠成爲70年代當前的主攻方向。

一、濾波器開展引言

但凡有才能停止信號處置的安裝都可以稱爲濾波器。在近代電信設備和各類控制零碎中，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爲各國所注重。

招致RC有源濾波器、數字濾波器、開關電容濾波器和電荷轉移器等各種濾波器的飛速開展，到70年代前期，上述幾種濾波器的單片集成已被研制出來并失掉使用。80年代，努力于各類新型濾波器的研討，努力進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濾波器使用于各類商品的開發(fā)和研制。當然，對濾波器自身的研討仍在不時停止。

我國普遍運用濾波器是50年代前期的事，事先次要用于話路濾波和報路濾波。經過半個世紀的開展，我國濾波器在研制、消費和使用等方面已歸入國際開展步伐，但由于短少專門研制機構，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展有一段間隔。

二、濾波器的分類

濾波器有各種不同的分類，普通有如下幾種。

（1）按處置信號類型分類

按處置信號類型分類，可分爲模仿濾波器和團圓濾波器兩大類。其中模仿濾波器又可分爲有源、無源、異類三個分類；團圓濾波器又可分爲數字、取樣模仿、混合三個分類。當然，每個分類又可持續(xù)分下去，總之，它們的分類可以構成一個樹形構造，     實踐上有些濾波器很難歸于哪一類，例如開關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，只是讓人們理解濾波器的大體類型，有個總體概念就行了。

（2）按選擇物理量分類

按選擇物理量分類，濾波器可分爲頻率選擇、幅度選擇、工夫選擇（例如PCM制中的話路信號）和信息選擇（例如婚配濾波器）等四類濾波器。

（3）按頻率通帶范圍分類

按頻率通帶范圍分類，濾波器可分爲低通、高通、帶通、帶阻、全通五個類別，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，上面著重引見近年來開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世后，爲有源濾波器開拓了寬廣的前景。70年代初期，有源濾波器開展有目共睹，1978年單片RC有源濾波器問世，爲濾波器集成邁進了可喜的一步。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，普通任務頻率爲20kHz左右，經過補償后，任務頻率也限制在100kHz以內。1974年發(fā)生了更高頻的RC有源濾波器，使任務頻率可達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(xiàn)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。但它有一個次要成績：由于各支路元件均爲電容，所以運放沒有直流反應通道，使波動性成爲難題。1982年由Geiger、Allen和Ngo提出用延續(xù)的開關電阻（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鐘，使這種濾波器開展出路不大。

總之，由RC有源濾波器爲原型的各類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無源濾波器體積大，Q值小的缺陷。但它仍有許多課題有待進一步研討：理想運放與實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改良，單片集成有待進一步研討；使用線性變換辦法探究最少有源元件的濾波器需求持續(xù)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%），線性度差等缺陷，使大規(guī)模集成依然有困難。雖然有這麼多成績，RC有源濾波器的實際和使用仍在繼續(xù)開展中。

四、開關電容濾波器（SCF）

20世紀80年代技術改造一個嚴重課題是完成各種電子零碎片面大規(guī)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，無源濾波器和機器濾波器更不必說了，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關，并沒有惹起人們的注重。1972年，美國一個叫Fried的迷信家宣布了用開關和電容模仿電阻R，說SCF的功能只取決于電容之比，與電容相對值有關，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）。如今SC技術已趨成熟。SCF采用MOS工藝加以完成，被公以為80年代網絡實際與集成工藝的一個嚴重打破。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，這兩個系數簡直接近理想的境界。SCF具有下列一些優(yōu)點：SCF可以大規(guī)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，簡直一切電子部件和功用均可以由SC技術來完成；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、振動剖析、自順應性濾波器、音樂綜合、共振譜、言語綜合器、音調選擇、語聲編碼、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(yī)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端停止這項研討任務，真正惹起人們注重是1980年當前。1983年清華大學已制成單片SCF，成都工程學院與工廠結合，也研制成單片SCF。如今關鍵是用MOS工藝完成SCF及推行使用成績，由于用戶還不理解它，在我國SCF的使用還沒有普及。

五、SCF還有許多課題有待研討

(1) 由于運放和控制MOS開關的采樣頻率所限制，使得SCF只能在音頻范圍內使用。近年雖然呈現(xiàn)無運放的SC電路，但由于采樣頻率的限制，任務頻率最高只要在1MHz之內。

(2) 非的MOS開關的溝道電阻以及非理想的運放特性，均可使SCF形成誤差。

(3) 開關電容自身的寄生電容使SCF的頻響發(fā)作畸變。

(4) MOS開關與MOS運放的熱噪聲使SCF的靜態(tài)范圍遭到限制。

最終要以MOS工藝來完成的SCF，由于它是時變網絡，要想用分立元件準確模仿是不能夠的，這樣，設計完善的CAD技術是處理這一成績的獨一手腕。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，都屬于古代控制實際研討的課題。自順應DF具有很強的自學習、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、遠間隔電話的回聲抵消等范疇取得了普遍的使用，促進了古代控制實際的開展。

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。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，然后經過A/D變換，將復包絡轉化爲單數序列停止處置，這個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；數字通訊網與模仿通訊網之間多路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(guī)模集成，便于無源和有源濾波網絡的數字模仿。因而，正遭到人們的注重和加以研討。

關于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中占有極爲重要的位置，關于它的研討、消費和使用等任務均是很有意義的。

七、其他新型濾波器

爲順應各種需求，呈現(xiàn)了一批新型濾波器，這里引見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積運算；語音信號和相位平衡；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，更多的使用有待進一步開辟?？傊?，F(xiàn)PCCDTF是最有希望的開展方向。

(2)晶體濾波器

它是順應單邊帶技術而開展起來的。在20世紀70年代，集成晶體濾波器的發(fā)生，使它的開展發(fā)生一個飛躍。近十年來，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，還具有良好的時域呼應；尋求新型資料；擴展任務頻率；改造工藝，使其向集成化開展。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，長工夫波動性好和工藝復雜等特點。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(wèi)星通訊零碎中已普遍采用。聲外表濾波器是電子學和聲學相結合的產物，而且可以集成，所以，它在一切無源濾波器中最有開展出路的。

各種新型濾波器太單一，限于篇幅，不再逐個敘說。

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(xiàn)有濾波器的品種和所掩蓋的頻率已根本上滿足現(xiàn)有各種電信設備。從全體而言，我國有源濾波器開展比無源濾波器遲緩，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%；其他各類濾波器共占13%。從這些使用比例來看，我國電子商品要想完成大規(guī)模集成，濾波器集成化依然是個重要課題。

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