带通滤波器

带通滤波器是一种可以通过一定范围内的频率信号，而阻止其他频率信号通过的电子滤波器。它只允许一定范围内的频率信号通过，同时阻止低于和高于该范围的频率信号通过。大多数实际通道都具有带通特性。因此必须透过调变来转换低通讯息讯号的频率，以便发射的通带讯号的频谱可以与频道的带通特性相符。

带通滤波器的通带

带通滤波器例子

带通滤波器通常由带阻滤波器和带通滤波器组成。带阻滤波器通过阻止一定范围内的频率信号，而允许其他频率信号通过。带通滤波器则相反，只允许一定范围内的频率信号通过，而阻止其他频率信号通过。

一个模拟带通滤波器的例子是电阻-电感-电容电路（RLC circuit）。这些滤波器也可以用低通滤波器同高通滤波器组合来产生。

一个理想的滤波器应该有一个完全平坦的通带，例如在通带内没有增益或者衰减，并且在通带之外所有频率都被完全衰减掉，另外，通带外的转换在极小的频率范围完成。实际上，并不存在理想的带通滤波器。滤波器并不能够将期望频率范围外的所有频率完全衰减掉，尤其是在所要的通带外还有一个被衰减但是没有被隔离的范围。这通常称为滤波器的滚降现象，并且使用每十倍频的衰减幅度dB来表示。通常，滤波器的设计尽量保证滚降范围越窄越好，这样滤波器的性能就与设计更加接近。然而，随着滚降范围越来越小，通带就变得不再平坦—开始出现“波纹”。这种现象在通带的边缘处尤其明显，这种效应称为吉布斯现象（Gibbs phenomenon）。

除了电子学和信号处理领域之外，带通滤波器应用的一个例子是在大气科学领域，很常见的例子是使用带通滤波器过滤最近3到10天时间范围内的天气数据，这样在数据域中就只保留了作为扰动的气旋。可以透过使用可变窄带带通滤波器来扫描感兴趣的频带，并确定滤波器中带频率的能量，可用来测量功率讯号PSD或能量讯号ESD。

在频带较低的截止频率f_L和较高的截止频率f_H之间是共振频率，这里滤波器的插入损失最小，滤波器的带宽就是f_L和f_H之间的差值。

类比带通滤波器

带通滤波器分为两类，窄带和宽带。如果上限截止频率与下限截止频率之比超过2，则该滤波器被视为宽带类型。

窄带带通滤波器:滤波器的上限截止频率与下限截止频率之比约为2或更小，且不能设计为单独的低通和高通滤波器。随着上截止频率与下截止频率的比率减小，中心频率处的损耗将会增加。

宽带带通滤波器:可分别设计单独的低通和高通，然后并联所得的低通和高通滤波器以满足完整的带通要求。

带通滤波器的群延迟:当低通滤波器转换为窄带带通滤波器时，延迟变换为关于中心频率镜像的对称曲线。随着带宽从窄频增加，延迟曲线的对称性失真与滤波器的带宽成正相关。

带通滤波器的步阶响应:窄带通滤波器对中心频率步阶的响应包络几乎与有一半带宽的等效低通滤波器的步阶响应相同。讯号的过冲、振铃等，都可以应用在载波包络上

带通滤波器的脉冲响应:窄带带通滤波器对中心频率的短脉冲响应的包络可以透过对低通脉冲响应进行去标准化来找到。如果突发宽度远小于带通滤波器的去标准化步阶响应的上升时间，则近似是有效的。此外，中心频率应该足够高，可以使突发间隔期间有多周期。

有源带通滤波器是直接根据带通转移函数设计的。为了从低通转移函数获得带通的极点和零点，必须进行低通到带通的变换。灵敏度可以用来衡量特定滤波器参数变化时的品质因数，或元件变化时的谐振频率。除了因公差引起的误差外，由于温度、老化、湿度和其他环境条件的影响，元件会出现与其标称值的偏差。这些变化会导致Q值和中心频率等参数偏离设计值。

带通滤波器的均衡方式与低通滤波器类似。首先将延迟轴乘以滤波器中心频率来标准化延迟曲线。频率除以f0并以rad/s表示，所有频率标准化为中心频率。找到一条互补曲线，并使用适当的均衡器，直到出现适当的拟合。

设计带通滤波器的步骤:

1. 将给定的带通滤波器需求转换为标准化的低通格式。

2. 从标准化频率响应曲线中选择满意的低通滤波器。

3 .将标准化的低通参数转换为所需的带通滤波器。

参见

• 带阻滤波器
• 高通滤波器
• 低通滤波器
• 双二阶滤波器
• 原子线滤波器（Atomic line filter）