低通、高通、带通、阻通滤波器

低通、高通、带通、带阻滤波器的区别

低通滤波器：只允许通过低频细节，衰减高频细节。例如：平滑滤波器。
高通滤波器：只允许通过高频细节，衰减低频细节。例如：锐化蒙版滤波器。
带阻滤波器：衰减一定频率范围内的信号。允许低于某个阈值或高于另一个阈值的频率通过。
带通滤波器：只允许特定频带内的信号通过，允许高于低阈值和低于高个阈值的频率通过。

低通、高通、带通和带阻滤波器是四种常见的滤波器类型，它们的作用和特点有所不同。

低通滤波器：低通滤波器允许低频信号通过并抑制高频信号。它们通常用于信号去噪、降低高频噪声和平滑信号。低通滤波器也被广泛应用于音频和视频信号处理，用于去除高频噪声和平滑频谱。低通滤波器可以通过截止频率来控制对信号的影响，截止频率是低通滤波器在该频率以下对信号的传递增益降至-3dB的频率。 -3dB = 20lg(0.5)即对应幅值衰减为原来的1/2。
高通滤波器：高通滤波器允许高频信号通过并抑制低频信号。它们通常用于去除低频噪声和突出信号中的高频成分。高通滤波器可以通过截止频率来控制对信号的影响，截止频率是高通滤波器在该频率以上对信号的传递增益降至-3dB的频率。
带通滤波器：带通滤波器允许具有特定频率范围的信号通过，并抑制其他频率范围的信号。它们通常用于突出特定频段的信号成分，以及从信号中去除其他频段的干扰。带通滤波器由上限截止频率和下限截止频率定义，它们通常被称为通带和阻带。
带阻滤波器：带阻滤波器允许某个频率范围之外的信号通过，并抑制该范围内的信号。它们通常用于去除特定频率范围内的噪声，或从信号中去除不需要的频率分量。带阻滤波器由上限截止频率和下限截止频率定义，它们通常被称为阻带和通带。

通俗理解：

例、假如说一个采样频率是500Hz的传感器。采集到波形去噪的时候，发现有（400Hz、30Hz、50Hz、15Hz、10Hz）。

低通滤波器：低于30Hz的通过，<30Hz
高通滤波器：高于30Hz的通过，>30Hz
带通滤波器：>15Hz并且<50Hz
阻通滤波器：<15Hz并且>50Hz

低通和高通是一对，带通和阻通是一对（这样是不是好理解一点）。

1、低通滤波器

低通滤波器，Low Pass Filter，缩写LPF。它的特性是允许频率低于某一频率的信号通过，衰减高于此频率的信号。低频滤波器的截止频率fc对应以dB为单位的幅频特性曲线上-3dB的点对应的频率，-3dB = 20lg(0.5)即对应幅值衰减为原来的1/2。当信号频率 < 截止频率时，信号几乎无损通过；当信号频率 > 截止频率时，信号开始衰减，且越远离截止频率衰减越大。它的幅频特性曲线如下图所示。

2、高通滤波器

高通滤波器，How Pass Filter，缩写HPF。它的特性是允许频率高于某一频率的信号通过，衰减低于此频率的信号。高通滤波器和低通滤波器的截止频率相同，计算公式均为fc=1/(2πRC)。当信号频率>截止频率时，信号几乎无损通过；当信号频率<截止频率时，信号开始衰减，且越远离截止频率衰减越大。它的幅频特性曲线如下图所示。

3、带通滤波器

带通滤波器，Band Pass Filter，缩写BPF。它的特性是允许某一频段的信号通过。带通滤波器有两个截止频率，分别是低频截止频率fc1与高频截止频率fc2，带通滤波器仅允许fc1 ~ fc2这个频率段的信号通过。它的幅频特性曲线如下图所示。

4、带阻滤波器

带阻滤波器，Band Stop Filter，缩写BSF，又称陷波器（Notch Filter）。它的特性是不允许某一频段的信号通过。带阻滤波器有两个截止频率，分别是低频截止频率fc1与高频截止频率fc2，带阻滤波器仅不允许fc1 ~ fc2这个频率段的信号通过。注意，上图约1MHz以后的波形也衰减了，这是因为所用的运放的带宽被设置为10MHz，它无法处理太高频率的信号。它的幅频特性曲线如下图所示。