Σε επεξεργασία σήματος , τα φίλτρα είναι ένα είδος συσκευών που χρησιμοποιούνται για να επιτρέπουν τα απαιτούμενα συστατικά συχνοτήτων καθώς και να αφαιρούν τα ανεπιθύμητα στοιχεία συχνότητας. Το φιλτράρισμα μπορεί να οριστεί ως ο θόρυβος υποβάθρου σήματος διασύνδεσης μπορεί να μειωθεί αφαιρώντας ορισμένες συχνότητες. Το κύκλωμα του φίλτρου μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη σύνδεση του LPF και HPF ιδιότητες σε ένα μόνο φίλτρο που ονομάζεται φίλτρο διέλευσης ζώνης. Υπάρχουν διαφορετικά είδη φίλτρων διαθέσιμα όπως αναλογικά / ψηφιακά, ενεργά / παθητικά, γραμμικά / μη γραμμικά, χρονικά-μεταβλητά / χρονικά αμετάβλητα. Αυτό το άρθρο περιγράφει μια επισκόπηση του φίλτρου διέλευσης ζώνης με εφαρμογές
Τι είναι το Band Pass Filter;
ο Ο ορισμός του φίλτρου διέλευσης ζώνης είναι ένα κύκλωμα που επιτρέπει στα σήματα να ρέουν μεταξύ δύο συγκεκριμένων συχνοτήτων, αν και διαιρεί αυτά τα σήματα σε άλλες συχνότητες. Αυτά τα φίλτρα είναι διαθέσιμα σε διαφορετικούς τύπους μερικά από τα BPF- σχεδιασμός φίλτρου pass pass μπορεί να γίνει με εξωτερική ισχύ καθώς και ενεργή εξαρτήματα όπως ολοκληρωμένα κυκλώματα, τρανζίστορ , που ονομάζονται ως ενεργό φίλτρο διέλευσης ζώνης . Ομοίως, μερικά από τα φίλτρα χρησιμοποιούν οποιαδήποτε πηγή ενέργειας καθώς και παθητικά εξαρτήματα όπως πυκνωτές και επαγωγείς , τα οποία ονομάζονται ως φίλτρο παθητικής ζώνης.
Αυτά τα εφαρμόζονται φίλτρα σε ασύρματους πομπούς καθώς και δέκτες. Σε έναν πομπό, ένα BPF μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τον περιορισμό του εύρους ζώνης του σήματος εξόδου στο ελάχιστο απαραίτητο επίπεδο και τη μετάδοση δεδομένων με την προτιμώμενη ταχύτητα και φόρμα. Παρομοίως, σε έναν δέκτη, αυτό το φίλτρο επιτρέπει στα σήματα σε ένα ευνοημένο εύρος συχνοτήτων να αποκωδικοποιούνται, ενώ διατηρούνται μακριά από σήματα σε περιττές συχνότητες. Η αναλογία σήματος προς θόρυβο (S / N) ενός δέκτη μπορεί να βελτιστοποιηθεί από ένα BPF.
Κύκλωμα φίλτρου Pass Pass
Το καλύτερο παράδειγμα ενός κύκλωμα φίλτρου διέλευσης ζώνης είναι το Κύκλωμα RLC που φαίνεται παρακάτω. Αυτό το φίλτρο μπορεί επίσης να σχεδιαστεί συνδυάζοντας ένα LPF και HPF. Στο BPF, το Bandpass απεικονίζει ένα είδος φίλτρου, διαφορετικά η διαδικασία φιλτραρίσματος. Πρέπει να διαφοροποιηθεί από τη ζώνη πρόσβασης που αναφέρεται στην πραγματική ενότητα του επηρεασμένου φάσματος. Ένα ειδυλλιακό φίλτρο διέλευσης ζώνης δεν έχει κέρδος και εξασθένηση, επομένως είναι εντελώς επίπεδο ζώνη πρόσβασης. Αυτό θα εξασθενίσει πλήρως κάθε μία από τις συχνότητες εκτός της ζώνης πρόσβασης.
Κύκλωμα φίλτρου Pass Pass
Πρακτικά, το φίλτρο ζώνης διέλευσης δεν είναι ιδανικό και δεν εξασθενεί κάθε μία από τις συχνότητες εκτός της προτιμώμενης επιλογής συχνότητας. Ιδιαίτερα, υπάρχει μια ενότητα ακριβώς έξω από την προτεινόμενη ζώνη διέλευσης όπου εξασθενίζονται οι συχνότητες, ωστόσο δεν απορρίπτονται οι οποίες ονομάζονται όπως το φίλτρο απενεργοποίησης & συνήθως, καθορίζεται σε dB εξασθένησης για κάθε οκτάβα διαφορετικά δεκαετία συχνότητας. Σε γενικές γραμμές, ο σχεδιασμός του φίλτρου φαίνεται να κατασκευάζει το roll-off όσο το δυνατόν πιο λεπτό, αφήνοντας έτσι το φίλτρο να κάνει τον προτεινόμενο σχεδιασμό. Συχνά, αυτό μπορεί να επιτευχθεί με δαπάνες κυματισμού ζωνών, αλλιώς κυματισμού ζώνης διακοπής.
Το φίλτρο εύρος ζώνης μπορεί να οριστεί ως η ανισότητα μεταξύ της ανώτερης συχνότητας καθώς και της χαμηλότερης συχνότητας. Ο συντελεστής μορφής είναι το κλάσμα των εύρους ζώνης που υπολογίζεται με δύο ανόμοιες τιμές εξασθένησης για τον προσδιορισμό της συχνότητας αποκοπής. Για παράδειγμα, ένας συντελεστής μορφής 2: 1 στα 20/2 dB σημαίνει ότι το εύρος ζώνης που υπολογίζεται μεταξύ των συχνοτήτων σε εξασθένηση των 20 dB είναι διπλό που υπολογίστηκε μεταξύ συχνοτήτων σε εξασθένηση 2 dB. Τα οπτικά BPF χρησιμοποιούνται συνήθως στη φωτογραφία καθώς και στο φωτισμό στο θέατρο. Αυτά τα είδη φίλτρων παρουσιάζουν το περίγραμμα ενός διαυγούς φύλλου με διαφορετικό χρώμα.
Διαφορετικοί τύποι φίλτρων Pass Pass
Η κατηγοριοποίηση του φίλτρου ζώνης μπορεί να γίνει σε δύο τύπους όπως και το φίλτρο ευρείας ζώνης φίλτρο διέλευσης στενής ζώνης .
Φίλτρο ευρείας ζώνης
Ένα WBF ή φίλτρο ευρείας ζώνης (WBF) μπορεί να σχηματιστεί ρίχνοντας τμήματα low pass καθώς και high pass που είναι συνήθως ένα διαφορετικό κύκλωμα που προορίζεται για απλό σχεδιασμό & πράξη.
Φίλτρο ευρείας ζώνης
Αναγνωρίζεται με μια σειρά πρακτικών κυκλωμάτων. Ένα φίλτρο ζώνης διακλάδωσης με ± 20 dB / δεκαετία μπορεί να σχηματιστεί χρησιμοποιώντας τα δύο τμήματα όπως ένα χαμηλό πέρασμα 1ης τάξης καθώς και τα τμήματα υψηλού περάσματος. Παρομοίως, ένα φίλτρο ζώνης διακλάδωσης με ± 40 dB / δεκαετία μπορεί να σχηματιστεί συνδέοντας δύο φίλτρα δεύτερης τάξης σε σειρά, δηλαδή φίλτρο χαμηλής και υψηλής διέλευσης (HPF). Αυτό σημαίνει ότι η σειρά του φίλτρου ζώνης διέλευσης (BPF) διέπεται από τη σειρά του χαμηλό πέρασμα & φίλτρα υψηλής διέλευσης . ο γράφημα φίλτρου ζώνης φαίνεται παρακάτω.
Απόκριση συχνότητας του BPF
Ένα φίλτρο bandpass με ± 20 dB / δεκαετία μπορεί να αποτελείται από 1η σειρά HPF (φίλτρο υψηλής διέλευσης) . 1η παραγγελία LPF (φίλτρο χαμηλής διέλευσης) εμφανίζεται στο παρακάτω σχήμα από την απόκριση συχνότητας.
Φίλτρο στενού εύρους ζώνης
Γενικά, ένα στενό φίλτρο διέλευσης ζώνης χρησιμοποιεί πολλές ανατροφοδοτήσεις. Αυτό φίλτρο bandpass χρησιμοποιώντας ένα op-amp όπως φαίνεται στο παρακάτω διάγραμμα κυκλώματος. Τα κύρια χαρακτηριστικά αυτού του φίλτρου περιλαμβάνουν κυρίως τα ακόλουθα.
Φίλτρο στενού εύρους ζώνης
Ένα άλλο όνομα αυτού του φίλτρου είναι ένα φίλτρο πολλαπλών σχολίων επειδή περιλαμβάνει δύο λωρίδες ανάδρασης
Ενα op-amp χρησιμοποιείται στη λειτουργία αντιστροφής
ο απόκριση συχνότητας αυτού του φίλτρου φαίνεται στο παρακάτω σχήμα.
Απόκριση συχνότητας του NBPF
Συνήθως, ο σχεδιασμός αυτού του φίλτρου μπορεί να γίνει για ακριβείς τιμές κεντρικής συχνότητας (fc) & εύρους ζώνης ή κεντρικής συχνότητας & BW. ο συστατικά αυτού του κυκλώματος μπορεί να καθοριστεί από τις ακόλουθες σχέσεις. Καθένα από τα C1 και C2 πυκνωτές μπορεί να μεταφερθεί στο C για απλοποιήσεις του υπολογισμού του σχεδιασμού.
R1 = Q / 2∏ fc CAf
R2 = Q / 2∏ fc Γ (2Q2-Af)
R3 = Q / ∏ fc ντο
Από τις παραπάνω εξισώσεις, στη μέση συχνότητα το Af δείχνει το κέρδος, έτσι Af = R3 / 2R1
Όμως, το Af πρέπει να ικανοποιήσει αυτήν τη δήλωση Του<2Q2
Τα πολλαπλά φίλτρα ανατροφοδότησης fc (κεντρική συχνότητα) μπορούν να αλλάξουν προς μια νέα συχνότητα fc χωρίς να αλλάζει το εύρος ζώνης ή το κέρδος. Αυτό μπορεί να επιτευχθεί μόνο αλλάζοντας το R2 σε R2 ’έτσι
R2 '= R2 * ( fc / fc )δύο
Υπολογιστής φίλτρου ζώνης πρόσβασης
Το ακόλουθο κύκλωμα είναι το παθητικό κύκλωμα φίλτρου διέλευσης ζώνης. Χρησιμοποιώντας αυτό το κύκλωμα μπορούμε να υπολογίσουμε το φίλτρο παθητικής ζώνης. Ο τύπος για παθητική αριθμομηχανή φίλτρου ζώνης φαίνεται παρακάτω.
Υπολογιστής φίλτρου Passive Pass Pass
Για χαμηλή συχνότητα αποκοπής = 1 / 2∏R2C2
Για υψηλή συχνότητα αποκοπής = 1 / 2∏R1C1
Παρομοίως, μπορούμε να υπολογίσουμε την ενεργή αντιστροφή op-amp BPF και την ενεργή μη αντιστρεπτική op-amp BPF.
Εφαρμογές φίλτρου Pass Pass
Οι εφαρμογές φίλτρων ζώνης περιλαμβάνουν τα ακόλουθα.
- Αυτά τα φίλτρα ισχύουν εκτενώς για ασύρματα πομπούς και δέκτες .
- Αυτό το φίλτρο μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη βελτιστοποίηση της αναλογίας S / N (σήμα-προς-θόρυβο), καθώς και τη συμπόνια ενός δέκτη.
- Ο κύριος σκοπός του φίλτρου στο ο πομπός είναι να περιορίσετε το BW του σήματος εξόδου στην επιλεγμένη ζώνη για την επικοινωνία.
- Τα BPFs χρησιμοποιούνται επίσης ευρέως σε οπτικά όπως ΚΑΛΥΜΜΑΤΑ , λέιζερ κ.λπ.
- Η καλύτερη εφαρμογή αυτού του φίλτρου είναι η επεξεργασία σήματος ήχου, όπου είναι απαραίτητο ένα συγκεκριμένο εύρος συχνοτήτων ήχου, αφαιρώντας τα υπόλοιπα.
- Αυτά τα φίλτρα εφαρμόζονται σε σόναρ, όργανα, ιατρικά και Σεισμολογία εφαρμογές
- Αυτά τα φίλτρα περιλαμβάνουν συστήματα επικοινωνίας για την επιλογή ενός συγκεκριμένου σήματος από μια ποικιλία σημάτων.
Επομένως, αυτό είναι όλο θεωρία φίλτρου pass-pass το οποίο περιλαμβάνει, διάγραμμα κυκλώματος με λειτουργία, τύπους φίλτρων διέλευσης ζώνης και τις εφαρμογές του. Από τις παραπάνω πληροφορίες, τελικά μπορούμε να συμπεράνουμε ότι τα άλλα πεδία εφαρμογών αυτών των φίλτρων περιλαμβάνουν στην αστρονομία, αυτά τα φίλτρα επιτρέπουν μόνο ένα μόνο τμήμα της εμβέλειας φωτός σε μια συσκευή. Αυτά τα φίλτρα μπορούν να βοηθήσουν στην εύρεση οπουδήποτε τα αστέρια ξαπλώνουν στις μεγάλες σειρές, αναγνωρίζοντας τις μετατοπίσεις κλπ. Εδώ είναι μια ερώτηση για εσάς, τι είναι ένα ενεργό φίλτρο διέλευσης ζώνης;
