濾波器是有選擇地通過“喜歡”的和阻止“不喜歡”的組件。當我們談論濾波器的特性時，我們通常在頻域中對其進行描述。

在大多數情況下，濾波器將屬于以下四種可能的理想類型之一（可能存在其他一些濾波器變體，例如具有多個通帶的濾波器等，但是您可以看到超過99％的濾波器會是以下類型之一）。

四種主要的濾波器類型

低通濾波器是一種使低頻信號通過并阻止高頻信號的濾波器。通過的頻率應該有多低取決于濾波器的規格。

高通濾波器是一種使高頻信號通過并阻止低頻信號的濾波器。通過的頻率應該有多高取決于濾波器的規格。

帶通濾波器是一種通過一定頻率范圍的濾波器，它可以阻擋比指定頻率范圍低的區域和高的區域。通過濾波器的頻率范圍由規格確定。

帶阻濾波器是通過大多數頻率的濾波器，但阻止的頻率范圍很窄。其他類型的濾波器的目的是使一定范圍內的信號通過，但是帶阻濾波器的目的是阻止選定頻率范圍內的信號。

理想與實際的濾波器

理想的過濾器是如上所述的過濾器。它會通過一定范圍的信號，并在該范圍旁邊開始阻塞信號。但是，正如人們總是說的那樣，沒有任何設備可以像理想概念那樣工作。濾波器也一樣。

讓我們以帶通濾波器為例。每個人都想擁有的理想濾波器是如下面左圖所示的濾波器，但是您永遠不會得到這種濾波器。即使在濾波器的理論設計中，您也會看到中間列中所示的幾種類型，但是即使這種理論濾波器也不如理想濾波器那樣好。

第一理論類型在通帶區域中具有一些波動（波紋），并且相對陡峭地落入阻塞區域（阻帶）中，并且在阻帶中不具有波動。

第二種理論類型在通帶和阻帶中均沒有波動。雖然沒有波紋非常好。。但是在這種類型的濾波器中，它會慢慢落入阻塞區域。

第三種理論類型在通帶和阻帶中都有波動，這不好，但能陡峭地落入阻帶中則是好的特性。

實數濾波器的一些示例顯示在右列，這顯然比理論特性差。這些只是幾個真正的濾波器。在現實世界中，您將擁有多種多樣的濾波器類型和特征。

理想濾波器 vs 實際濾波器

濾波器的典型實現

實現濾波器的方法有很多，很難列出濾波器的所有可能實現方法。我將列出幾種我認為在許多領域中最常用的實現方式。以下是一些濾波器實現的示例。

電氣濾波器：這是一種使用基本電氣組件（例如R / L / C）實現濾波器的方法，我認為這將是最常見且使用最廣泛的濾波器類型。根據應用的不同，只有單個組件（如單個電感器或單個電容）可以作為濾波器，在某些其他應用中，您會看到這些組件的非常復雜的組合用作濾波器。

不同的濾波器及其實現方法

SAW濾波器（表面聲波濾波器）：這是一種將電能轉換為聲能并進行濾波，然后將濾波后的能量轉換回電能的濾波器。這種類型的濾波器的優勢在于，它可以以相對較小的尺寸實現非常高的質量（非常高階的濾波器）。這種類型的缺點是難以處理高功率，并且通常會導致較大的插入損耗。在大多數手機中，您至少會在射頻級中看到至少一個或兩個SAW濾波器。他們過去也曾在IF階段使用SAW濾波器，但現在在大多數手機中，整個IF級都已消失，IF SAW濾波器也消失了。

腔體濾波器：當我看到這種類型的濾波器時，我驚訝于如此簡單的大型金屬物體可以充當濾波器。 （內部結構并不像我想的那么簡單，但是至少從外觀上看，它看起來像是金屬塊-：）。就濾波器特性而言，我不會稱其為高性能，但是它可以處理非常高的功率，并且它可以覆蓋的頻率范圍可以達到極高的頻率，并且與其他類型的濾波器相比，插入損耗通常很小。

數字濾波器

數字濾波器：您可能會猜到，它是一種基于數值算法執行濾波的濾波器。要使用這種濾波器，首先必須將輸入的模擬信號轉換為數字信號，然后處理數字化數據。這種濾波器的優勢在于您可以獲得與理論設計幾乎相同的濾波器性能。缺點是主要由于AD轉換器采樣率的限制而難以處理高頻。當然，您可以將高頻率下變頻為低頻，以便可以使用數字濾波器，但這意味著您需要額外的電路進行濾波。另一個缺點是由于每個數字門部件引起的延遲，將導致相對較長的延遲。

設計目標

不管您要設計哪種濾波器，基本設計目標都將如下所示。

（1）陡峭的過渡階段：要實現的第一個也是最重要的特征是過渡階段，該過渡階段應盡可能清晰，如下面的 圖（1）所示。每個人都希望從實線到虛線改善此屬性。通常，我們會增加濾波器的階數來實現此目的，但是這個階數的增加會使濾波器更大或更復雜。在無源濾波器的情況下，這種階數的增加也會導致較大的插入損耗。

SAW濾波器是過渡階段最陡的濾波器之一，不會增加太大的尺寸，但是SAW濾波器的插入損耗與其他類型的濾波器相比相對較大。尤其是中頻聲表面波濾波器具有非常尖銳的過渡階段，但插入損耗卻非常大。

（2）插入損耗小：如今，每個人都希望使插入損耗盡可能小，但是要改善插入損耗并不容易，尤其是當損耗是由濾波器的材料特性（例如， SAW濾波器）引起的。

（3）相位線性度：每個人都希望在通帶區域內具有不變的或至少線性的相位特性，如虛線所示，但實際上，大多數濾波器將具有波動的，有時甚至更為復雜的相位特性。不幸的是，優化相位特性極其困難。

濾波器的設計目標