W przetwarzanie sygnałów Filtry są jednym z rodzajów urządzeń, które umożliwiają dopuszczenie wymaganych składowych częstotliwości, a także usuwanie niepożądanych składowych częstotliwości. Filtrowanie można zdefiniować jako zmniejszenie szumu tła sygnału interfejsu poprzez usunięcie niektórych częstotliwości. Obwód filtra może być użyty do połączenia LPF i HPF właściwości do jedynego filtru, który jest określany jako filtr pasmowy. Są różne rodzaje filtrów dostępne, takie jak analogowe / cyfrowe, aktywne / pasywne, liniowe / nieliniowe, zmienne w czasie / niezmienne w czasie. W tym artykule omówiono przegląd filtru pasmowoprzepustowego z zastosowaniami
Co to jest filtr pasmowy?
Plik Definicja filtra pasmowoprzepustowego to obwód, który umożliwia przepływ sygnałów między dwiema określonymi częstotliwościami, chociaż dzieli te sygnały na inne częstotliwości. Filtry te są dostępne w różnych typach, niektóre z BPF- konstrukcja filtra pasmowego można zrobić z zewnętrznym zasilaniem, jak również aktywnym elementy takie jak układy scalone, tranzystory , które są nazwane jako aktywny filtr pasmowy . Podobnie, niektóre filtry wykorzystują dowolne źródło zasilania, a także pasywne komponenty, takie jak kondensatory i cewki indukcyjne , które są nazywane pasywnym filtrem pasmowym.
Te filtry mają zastosowanie w bezprzewodowych nadajnikach i odbiornikach. W nadajniku BPF może być użyty do ograniczenia szerokości pasma sygnału wyjściowego do minimalnego niezbędnego poziomu i przesyłania danych z preferowaną prędkością i formą. Podobnie w odbiorniku filtr ten pozwala na dekodowanie sygnałów w preferowanym zakresie częstotliwości, jednocześnie trzymając się z dala od sygnałów o niepotrzebnych częstotliwościach. Stosunek sygnału do szumu (S / N) odbiornika można zoptymalizować za pomocą BPF.
Obwód filtra pasmowoprzepustowego
Najlepszy przykład obwód filtra pasmowego jest Obwód RLC to jest pokazane poniżej. Ten filtr można również zaprojektować poprzez połączenie LPF i HPF. W BPF, pasmo pasmowe ilustruje rodzaj filtru, w przeciwnym razie procedura filtrowania. Należy go odróżnić od pasma przepustowego, które odnosi się do rzeczywistej części widma, na które ma wpływ. Idylliczny filtr pasmowoprzepustowy nie ma wzmocnienia i tłumienia, więc jest to pasmo całkowicie wyrównane. To całkowicie osłabi każdą z częstotliwości poza pasmem przenoszenia.
Obwód filtra pasmowoprzepustowego
W praktyce filtr pasmowoprzepustowy nie jest idealny i nie tłumi całkowicie wszystkich częstotliwości spoza preferowanej częstotliwości. W szczególności, istnieje sekcja tuż poza proponowanym pasmem przepustowym, gdzie częstotliwości są tłumione, ale nie odrzucane, co nazywa się wycofaniem filtra i zwykle jest określone w dB tłumienia dla każdej oktawy, w przeciwnym razie dekady częstotliwości. Ogólnie rzecz biorąc, projekt filtra wygląda na tak cienki, jak to tylko możliwe, a tym samym pozwala filtrowi wykonać proponowany projekt. Często można to osiągnąć kosztem tętnienia pasma przepustowego, w przeciwnym razie tętnienia pasma zatrzymania.
Filtr szerokość pasma można zdefiniować jako brak podobieństwa między górną i dolną częstotliwością. Współczynnik kształtu to ułamek szerokości pasma obliczony na podstawie dwóch różnych wartości tłumienia do określenia częstotliwości odcięcia, Na przykład współczynnik kształtu 2: 1 przy 20/2 dB oznacza, że szerokość pasma obliczona między częstotliwościami przy tłumieniu 20 dB jest podwójna obliczone między częstotliwościami przy tłumieniu 2 dB. Optyczne BPF są powszechnie stosowane w fotografii, a także w pracach oświetleniowych w teatrze. Tego rodzaju filtry przyjmują zarys przezroczystej kolorowej folii, w przeciwnym razie arkusz.
Różne typy filtrów pasmowoprzepustowych
Kategoryzację filtra pasmowoprzepustowego można przeprowadzić na dwa typy, takie jak filtr szerokopasmowy, jak również filtr wąskoprzepustowy .
Filtr szerokopasmowy
WBF lub szeroki filtr pasmowy (WBF) można utworzyć przez upuszczenie segmentów dolnoprzepustowych i górnoprzepustowych, które zwykle są innym obwodem przeznaczonym do prostego projektowania i działania.
Filtr szerokopasmowy
Jest rozpoznawany dzięki wielu praktycznym obwodom. Filtr pasmowoprzepustowy z ± 20 dB / dekadę może być utworzony przy użyciu dwóch sekcji, tak jak sekcje dolnoprzepustowe i górnoprzepustowe pierwszego rzędu mogą zostać usunięte. Podobnie można utworzyć filtr pasmowy o ± 40 dB / dekadę, łącząc szeregowo dwa filtry drugiego rzędu, mianowicie dolnoprzepustowy i górnoprzepustowy (HPF). Oznacza to, że kolejność filtra pasmowoprzepustowego (BPF) jest uporządkowana według kolejności dolnoprzepustowy & filtry górnoprzepustowe . Plik wykres filtra pasmowoprzepustowego pokazano poniżej.
Odpowiedź częstotliwościowa BPF
Filtr pasmowoprzepustowy o ± 20 dB / dekadę może składać się z pierwszego rzędu HPF (filtr górnoprzepustowy) . Pierwsze zamówienie LPF (filtr dolnoprzepustowy) na poniższym rysunku przedstawiono jego charakterystykę częstotliwościową.
Filtr wąskopasmowy
Generalnie wąski filtr pasmowy wykorzystuje kilka sprzężeń zwrotnych. To filtr pasmowy za pomocą wzmacniacza operacyjnego jak pokazano na poniższym schemacie połączeń. Główne cechy tego filtra to głównie:
Filtr wąskopasmowy
Inna nazwa tego filtra to filtr wielokrotnego sprzężenia zwrotnego, ponieważ zawiera dwa tory sprzężenia zwrotnego
Na wzmacniacz operacyjny jest używany w trybie odwracania
Plik Pasmo przenoszenia tego filtra pokazano na poniższym rysunku.
Odpowiedź częstotliwościowa NBPF
Zazwyczaj projekt tego filtra można wykonać dla dokładnych wartości częstotliwości środkowej (fc) i szerokości pasma lub częstotliwości środkowej i BW. Plik składniki tego obwodu można określić za pomocą następujących zależności. Każdy z C1 i C2 kondensatory można przenieść do C w celu uproszczenia obliczeń projektowych.
R1 = Q / 2∏ fc CAf
R2 = Q / 2∏ fc C (2Q2-Af)
R3 = Q / ∏ fc do
Z powyższych równań, przy średniej częstotliwości Af oznacza wzmocnienie, a więc Af = R3 / 2R1
Ale Af powinien spełnić to stwierdzenie Z<2Q2
Fc (częstotliwość środkowa) wielu filtrów sprzężenia zwrotnego można zmienić w kierunku nowej częstotliwości fc bez zmiany szerokości pasma lub wzmocnienia. Można to osiągnąć po prostu zmieniając R2 na R2
R2 '= R2 * ( fc / fc )dwa
Kalkulator filtra pasmowego
Poniższy obwód to pasywny obwód filtra pasmowoprzepustowego. Korzystając z tego obwodu, możemy obliczyć pasywny filtr pasmowy. Wzór na pasywność kalkulator filtra pasmowego pokazano poniżej.
Kalkulator pasywnego filtra pasmowego
Dla niskiej częstotliwości odcięcia = 1 / 2∏R2C2
Dla wysokiej częstotliwości odcięcia = 1 / 2∏R1C1
Podobnie, możemy obliczyć dla aktywnego odwracającego BPF wzmacniacza operacyjnego i aktywnego nieodwracającego BPF wzmacniacza operacyjnego.
Zastosowania filtrów pasmowoprzepustowych
Zastosowania filtrów pasmowych są następujące.
- Filtry te mają szerokie zastosowanie w bezprzewodowe nadajniki i odbiorniki .
- Ten filtr może być używany do optymalizacji stosunku sygnału do szumu (sygnału do szumu), a także współczucia odbiornika.
- Głównym celem filtra w nadajnik polega na ograniczeniu BW sygnału wyjściowego do wybranego pasma komunikacji.
- BPF są również szeroko stosowane w optyce, np LIDARY , lasery itp.
- Najlepszym zastosowaniem tego filtra jest przetwarzanie sygnału audio, wszędzie tam, gdzie potrzebny jest określony zakres częstotliwości dźwięku, usuwając resztę.
- Filtry te mają zastosowanie w sonarach, instrumentach, medycynie i Sejsmologia Aplikacje
- Te filtry obejmują systemy porozumiewania się do wybierania określonego sygnału z różnych sygnałów.
Dlatego o to chodzi teoria filtrów pasmowo-przepustowych w tym schemat obwodu z działaniem, rodzaje filtrów pasmowych i ich zastosowania. Na podstawie powyższych informacji możemy wreszcie wywnioskować, że inne obszary zastosowań tych filtrów obejmują astronomię, filtry te dopuszczają tylko jeden fragment zakresu światła do urządzenia. Filtry te mogą pomóc w znalezieniu miejsca, w którym gwiazdy spoczywają na głównych seriach, rozpoznaniu przesunięć ku czerwieni itp. Oto pytanie do ciebie: co to jest aktywny filtr pasmowy?
