В обработка сигналов , фильтры - это один из видов устройств, используемых для разрешения требуемых частотных составляющих, а также для удаления нежелательных частотных составляющих. Фильтрация может быть определена как фоновый шум интерфейсного сигнала, который может быть уменьшен путем удаления некоторых частот. Схема фильтра может использоваться для объединения ФНЧ и ФВЧ properties в единственный фильтр, который называется полосовым фильтром. Они разные виды фильтров доступны такие как аналоговый / цифровой, активный / пассивный, линейный / нелинейный, не зависящий от времени / неизменный во времени. В этой статье обсуждается обзор полосового фильтра с приложениями.
Что такое полосовой фильтр?
В определение полосового фильтра схема, которая позволяет сигналам проходить между двумя конкретными частотами, хотя и разделяет эти сигналы на других частотах. Эти фильтры доступны в различных типах некоторых фильтров BPF- конструкция полосового фильтра может выполняться как с внешним питанием, так и с активным компоненты, такие как интегральные схемы, транзисторы , которые называются активный полосовой фильтр . Точно так же в некоторых фильтрах используются любые источники питания, а также пассивные компоненты, такие как конденсаторы и катушки индуктивности , которые называются пассивными полосовыми фильтрами.
Эти фильтры применимы в беспроводных передатчиках, а также в приемниках. В передатчике BPF можно использовать для ограничения полосы пропускания выходного сигнала до минимально необходимого уровня и передачи данных с предпочтительной скоростью и формой. Точно так же в приемнике этот фильтр позволяет декодировать сигналы в предпочтительном частотном диапазоне, избегая сигналов на ненужных частотах. Отношение сигнал / шум (S / N) приемника можно оптимизировать с помощью BPF.
Цепь полосового фильтра
Лучший пример схема полосового фильтра это Схема RLC это показано ниже. Этот фильтр также можно создать, объединив ФНЧ и ФВЧ. В BPF Bandpass иллюстрирует своего рода фильтр, иначе процедуру фильтрации. Ее следует отличать от полосы пропускания, которая относится к реальной части спектра, на который воздействуют. Идиллический полосовой фильтр не имеет усиления и затухания, поэтому это полностью ровная полоса пропускания. Это полностью ослабит каждую из частот вне полосы пропускания.
Цепь полосового фильтра
На практике полосовой фильтр не идеален и не ослабляет полностью каждую из частот за пределами предпочтительного выбора частоты. В частности, есть участок сразу за предложенной полосой пропускания, где частоты ослабляются, но не отбрасываются, который называется спадом фильтра, и обычно он указывается в дБ ослабления для каждой октавы, иначе декада частоты. В общем, конструкция фильтра выглядит так, чтобы спад был настолько тонким, насколько это возможно, что позволяет фильтру выполнять предложенную конструкцию. Часто это может быть достигнуто за счет пульсации полосы пропускания в противном случае пульсации полосы задерживания.
Фильтр пропускную способность можно определить как несходство между верхней и нижней частотой. Форм-фактор - это доля ширины полосы, рассчитанная с двумя разными значениями затухания для определения частоты среза. Например, форм-фактор 2: 1 при 20/2 дБ означает, что ширина полосы, вычисленная среди частот при затухании 20 дБ, удваивается. вычисленное для частот с ослаблением 2 дБ. Оптические BPF обычно используются в фотографии, а также при освещении в театрах. Эти типы фильтров принимают контур прозрачной цветной пленки, иначе лист.
Различные типы полосовых фильтров
Категоризация полосового фильтра может быть выполнена в двух типах, таких как широкополосный фильтр, а также узкополосный фильтр .
Широкополосный фильтр
WBF или широкий полосовой фильтр (WBF) может быть сформирован путем отбрасывания сегментов низких и высоких частот, что обычно представляет собой другую схему, предназначенную для простой конструкции и действия.
Широкополосный фильтр
Это признано рядом практических схем. Полосовой фильтр с ± 20 дБ / декаду может быть сформирован с использованием двух секций, таких как низкочастотный фильтр 1-го порядка, а также могут быть исключены секции верхних частот. Точно так же полосовой фильтр с ± 40 дБ / декаду может быть сформирован путем последовательного соединения двух фильтров второго порядка, а именно фильтра нижних частот и фильтра верхних частот (HPF). Это означает, что порядок полосового фильтра (BPF) определяется порядком НЧ & фильтры высоких частот . В график полосового фильтра показано ниже.
Амплитудно-частотная характеристика BPF
Полосовой фильтр с ± 20 дБ / декаду может состоять из 1-го порядка HPF (фильтр высоких частот) . 1-й порядок LPF (фильтр нижних частот) на следующем рисунке показана его частотная характеристика.
Узкополосный фильтр
Обычно узкополосный фильтр использует несколько обратных связей. Этот полосовой фильтр с использованием операционного усилителя как показано на следующей принципиальной схеме. Основные особенности этого фильтра заключаются в следующем.
Узкополосный фильтр
Другое название этого фильтра - фильтр множественной обратной связи, потому что он включает две полосы обратной связи.
An операционный усилитель используется в инвертирующем режиме
В частотный отклик этого фильтра показан на следующем рисунке.
Амплитудно-частотная характеристика NBPF
Обычно проектирование этого фильтра может быть выполнено для точных значений центральной частоты (fc) и полосы пропускания или центральной частоты и полосы пропускания. В составные части схемы можно определить следующими соотношениями. Каждый из C1 и C2 конденсаторы можно отнести к C для упрощения расчетов конструкции.
R1 = Q / 2∏ fc CAf
R2 = Q / 2∏ fc C (2Q2-Af)
R3 = Q / ∏ fc C
Из приведенных выше уравнений на средней частоте Af обозначает усиление, поэтому Af = R3 / 2R1
Но Af должен удовлетворять этому утверждению Из<2Q2
Fc (центральная частота) фильтров множественной обратной связи может быть изменена в сторону новой частоты fc без изменения полосы пропускания или усиления. Этого можно достичь, просто изменив R2 на R2 ’, чтобы
R2 '= R2 * ( fc / fc )два
Калькулятор полосового фильтра
Следующая схема представляет собой схему пассивного полосового фильтра. Используя эту схему, мы можем рассчитать пассивный полосовой фильтр. Формула пассивного калькулятор полосового фильтра показано ниже.
Калькулятор пассивного полосового фильтра
Для низкой частоты среза = 1 / 2∏R2C2
Для высокой частоты среза = 1 / 2∏R1C1
Точно так же мы можем рассчитать для активного инвертирующего операционного усилителя BPF и активного неинвертирующего операционного усилителя BPF.
Приложения полосового фильтра
Области применения полосовых фильтров включают следующее.
- Эти фильтры широко применимы к беспроводные передатчики и приемники .
- Этот фильтр можно использовать для оптимизации отношения сигнал / шум (сигнал / шум), а также для улучшения качества звука приемника.
- Основное назначение фильтра в передатчик - ограничить полосу пропускания выходного сигнала выбранной полосой для связи.
- BPF также широко используются в оптике, такой как ЛИДАРЫ , лазеры и др.
- Лучшее применение этого фильтра - обработка аудиосигнала там, где необходим определенный диапазон звуковых частот, но с удалением всего остального.
- Эти фильтры применимы в сонарах, инструментах, медицине и Сейсмология Приложения
- Эти фильтры включают системы связи для выбора конкретного сигнала из множества сигналов.
Следовательно, это все о теория полосового фильтра который включает, принципиальную схему с рабочими, типы полосовых фильтров и их применения. Из приведенной выше информации, наконец, мы можем сделать вывод, что другие области применения этих фильтров включают в себя астрономию, эти фильтры пропускают только часть диапазона света в устройство. Эти фильтры могут помочь найти места, где звезды лежат в основной серии, распознать красное смещение и т. Д. Вот вопрос к вам, что такое активный полосовой фильтр?
