Bei digitalen Filtern unterscheidet man zwischen solchen, die ein analoges Filter in seinem Frequenzgangverhalten nachempfinden und solchen, die Bitmuster analysieren. Das können Paketfilter, Spamfilter, Bozofilter, Textfilter, Uploadfilter oder Contentfilter sein.
Die Digitalfilter, die ein analoges Filter nachbilden, führen an digital vorliegenden Zahlenwerten eines Datenstroms Rechenoperationen aus, die zur Veränderung der Frequenzanteile führen. Gegenüber Analogfiltern haben sie den Vorteil, dass sie auch Filterkurven mit extremen Flankensteilheiten nachbilden können, was bei analogen Filtern zu Laufzeitproblemen und Phasenverschiebungen zwischen den verschiedenen Frequenzen führt.
Digitalfilter bestehen aus Referenztabellen, die aus den Filtercharakteristiken analoger Filter abgeleitet werden. Dazu werden die Frequenz- und Dämpfungswerte der analogen Filter als diskrete Werte erfasst, digitalisiert und in die Referenztabelle übernommen. Für das Erfassen der Filterwerte wird das Filter gewobbelt oder mit diskreten Frequenzen angesteuert. Das entsprechende Filterausgangssignal wird anschließend digitalisiert. Die so gewonnenen digitalen Referenzwerte werden in die Referenztabelle eingetragen. Die Ausgangswerte von Digitalfiltern werden dann über Interpolation gebildet, in dem zwischen zwei Amplitudenwerten interpoliert wird.
Der Aufbau von Digitalfiltern
Digitalfilter setzen sich aus mehreren Komponenten zusammen. Dazu gehören Verzögerungsglieder, die das Abtastintervall verzögern. Die Ausgabe des Eingangssignals erfolgt dadurch um ein Taktintervall später. Werden die Signale im Rechner in einer Schleife berechnet, dann bilden die Verzögerungsstrecken auch die Zwischenspeicher. Eine weitere Komponente ist der Multiplikator. Er sorgt für die Multiplikation des Eingangssignals mit einer Verstärkungskonstanten. Und die dritte Komponente ist der Addierer. Es sorgt für die Summenbildung zweier Eingangssignale.
Der Einsatz von Digitalfiltern ist vergleichbar denen von Analogfiltern: Das zu filternde Eingangssignal wird in einer Abtast- und Halteschaltung (S/H) abgetastet und steht dem nachgeschalteten A/D-Wandler als analoger Spannungswert zur Verfügung. Dieser digitalisiert ihn und gibt den digitalen Datenstrom an das Digitalfilter, wo er entsprechend mathematisch behandelt wird. Der so entstandene Datenstrom wird in dem nachgeschalteten D/A-Wandler wieder in ein analoges Ausgangssignal gewandelt. Die Umsetzung im Digitalfilter ist wertdiskret, die von Digitalfilter und D/A-Wandler amplitudendiskret und die von allen drei Baugruppen zeitdiskret.
Es gibt die verschiedensten Verfahren für Digitalfilter, die bekanntesten basieren auf Finite Impulse Response ( FIR), was für endlich lange Impulsantwort steht, und Infinite Impulse Response ( IIR), was für unendlich lange Impulsantwort steht.