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1.引言 由R-L-C构成的网络有两个重要的作用或功能被很多人忽略，甚至不少教科书也难见它们的踪影，以至于一些多年从业者对它们都知之甚少，但在各种通信和控制系统中，它们却是不可或缺的组成部分，甚至扮演着“主角”。它们就是：“滤波”和“移相”。今天，就跟大家聊聊这两个信号处理舞台上的“红角儿”。 2. 滤波和移相的基本概念 站在系统的角度上看，双口纯电阻网络的响应只能是对激励的分压或分流，而双口阻抗网络除了这两个功能外，还具有“滤波”和“移相”功能。 所谓“滤波”是指可以根据需要选择或去除某些频率交流信号的一种信号处理方法。 其表现是滤波网络的输出（响应）比输入（激励）信号少了一些频率分量信号。根据选择信号频段的不同，滤波分为低通滤波（选择低频段信号）、高通滤波（选择高频段信号）、带通滤波（选择某一频段信号）和带阻滤波（去除某一频段信号）四种形式。能够实现滤波的网络（电路）被称为“滤波器”。“滤波器”的原理主要基于电感和电容的电抗特性。 所谓“移相”是指可以根据需要改变交流信号起始时刻的一种信号处理方法。 其表现是移相网络（电路）的输出（响应）与输入（激励）信号的初相不一样。根据输出与输入的相位关系，“移相网络”可分为“前移（超前）网络”（输出领先输入）、“后移（滞后）网络”（输出滞后输入）及“同相网络”（输出与输入同相）。“移相器”的原理主要基于电感和电容的伏安相量特性。 实际应用中，多采用电阻和电感构成R-L低通滤波器（也是滞后网络），电阻和电容构成R-C高通滤波器（也是超前网络），电阻、电感和电容构成R-L-C带通滤波器（同相网络）。图1为各种常用滤波器（移相器）及其频率特性图。    3. 对“滤波”概念的解释 生活中有不少类似滤波的实例。比如常用的筛子就是一个“小颗粒”（类比高通滤波器）滤波器，它允许小颗粒物穿筛而过，而留下大颗粒物在筛子中。再比如，道路上的限高杆可类比低通滤波器，它允许小车通过，而阻挡大车。再比如，大家很熟悉的太阳镜也是一种过滤光波的“滤波器”，在概念上，它更接近我们所讲的过滤电波的滤波器。再比如，我们听收音机时的调台和看电视时的转换频道都是带通滤波器的实际应用过程。再比如，具有多个扬声器的音箱，其内部就有不同频段的滤波器，将20Hz-20kHz音频频率范围内的所有信号分成两个或三个不同的频段送入相应的扬声器中。在各种电系统或信号处理电路中，滤波器更广泛的用途是滤除信号中的噪声。上述实例见图2。     图2 生活中的滤波实例 注意：频谱概念将在《信号与系统》课程中详述。这里，大家只需知道频谱就是一个信号的幅值和相位随频率变化的关系即可。通常，频谱需要“幅频”和“相频”两个关系描述。    4. 对“移相”概念的解释 “移相”是滤波器在实现滤波功能的同时所具有的一种信号处理功能。换句话说，就是滤波器在滤波的同时也在移相。通常，滤波针对的是具有不同频率的信号群，而移相往往是对一个单频信号进行处理。在实际应用中，移相的作用是改变移相器输入信号的变化特性，其本质是对信号的出现进行延迟或提前处理。比如，输入信号起始时是从0到最大值上升变化，而移相器（90度移相）的输出可以是从最大值到0下降变化。再比如，输入信号是正向变化，而移相器（反相器）输出信号是反向变化。几种典型的移相特性见图6～8。本人愚钝，还没有找到与移相对应的生活实例，望海涵。  5. 结语 （1）“滤波”和“移相”都是一种信号处理过程。 （2）“滤波”的本质是“选择”；“移相”的本质是“时移”。 （2）网络的“滤波”和“移相”功能是同时具备的，即滤波器同时也是移相器，移相器也是滤波器。实际中，滤波器的输入常为多频交流信号的组合，人们对其的关注点是“选频”而不在意“移相”；移相器的输入多为单频交流信号，人们主要关心输出与输入的相位差或信号的时移变化。 （3）“滤波”和“移相”在信号处理（通信和控制）领域非常有用，希望读者能够深刻领会其中的奥秘。 （4）今天介绍的滤波器都是由RLC构成的无源滤波器。实际应用中，还有包含晶体管或运算放大器的有源滤波器。虽然构成部件不尽相同，但滤波概念是一样的。
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