Полосовой фильтр

Эта статья требует дополнительных ссылок для проверки . Пожалуйста, помогите улучшить эту статью , добавив цитаты из надежных источников . Материал, не полученный от источника, может быть оспорен и удален. Поиск источников:  «Полосовой фильтр»  -  новости  · газеты  · книги  · ученый  · JSTOR ( июнь 2010 г. ) ( Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения )

Общий идеальный полосовой фильтр, показывающий как положительные, так и отрицательные угловые частоты.

В обработке сигналов , A группа-стоп фильтр или полосовой режекторный фильтр представляет собой фильтр , который проходит большинство частот неизменным, но затухает те , в диапазоне специфического до очень низких уровней. ^[1] Это противоположность полосового фильтра . Режекторный фильтр представляет собой полосовой фильтр , остановка с узкой полосой режекции (высокий фактор Q ).

Узкие режекторные фильтры ( оптические ) используются в рамановской спектроскопии , воспроизведении живого звука ( системы громкой связи или системы PA) и в инструментальных усилителях (особенно в усилителях или предусилителях для акустических инструментов, таких как акустическая гитара , мандолина , усилитель басовых инструментов и т. Д.) для уменьшения или предотвращения звуковой обратной связи , при этом оказывая незначительное влияние на остальную часть частотного спектра ( электронные или программные фильтры). Другие названия включают «полосовой фильтр», «Т-образный режекторный фильтр», «фильтр исключения полосы» и «фильтр отклонения полосы».

Обычно ширина полосы задерживания составляет от 1 до 2 декад (то есть самая высокая частота ослабляется в 10-100 раз ослабленной самой низкой частоты). Однако в звуковом диапазоне режекторный фильтр имеет высокие и низкие частоты, которые могут быть разнесены только на полутона .

Общая электрическая схема простого полосового фильтра

Математическое описание [ править ]

Полосовой фильтр может быть представлен как комбинация фильтров нижних и верхних частот, если полоса пропускания достаточно велика, чтобы два фильтра не слишком сильно взаимодействовали. Более общий подход заключается в разработке прототипа фильтра нижних частот, который затем может быть преобразован в ограничитель полосы пропускания . Показанный простой режекторный фильтр можно непосредственно проанализировать. Передаточная функция:

${\ displaystyle H (s) = {\ frac {s ^ {2} + \ omega _ {z} ^ {2}} {s ^ {2} + {\ frac {\ omega _ {p}} {Q} } s + \ omega _ {p} ^ {2}}}}$

Здесь нулевая круговая частота и полюсная круговая частота. Нулевая частота является частотой среза и устанавливает тип режекторного фильтра: стандартный режекторный фильтр, режекторный фильтр нижних частот ( ) и режекторный фильтр верхних частот ( ). обозначает добротность. ^[2]${\ displaystyle \ omega _ {z}}$${\displaystyle \omega _{p}}$${\displaystyle \omega _{p}}$${\displaystyle \omega _{z}=\omega _{p}}$${\displaystyle \omega _{z}>\omega _{p}}$${\displaystyle \omega _{z}<\omega _{p}}$${\displaystyle Q}$

Для стандартного режекторного фильтра формулировку можно переписать как

${\displaystyle H(s)={\frac {s^{2}+\omega _{0}^{2}}{s^{2}+\omega _{c}s+\omega _{0}^{2}}},}$

где - центральная частота отклонения, а - ширина полосы отклонения.${\displaystyle \omega _{0}}$${\displaystyle \omega _{c}}$

Примеры [ править ]

В аудиодомене [ править ]

Фильтр против гула

Для стран, использующих линии электропередач 60  Гц :

• низкая частота: 59 Гц,
• средняя частота: 60 ​​Гц,
• высокая частота: 61 Гц.

Это означает, что фильтр пропускает все частоты, кроме диапазона 59–61 Гц. Это будет использоваться для фильтрации сетевого гула от линии электропередачи 60 Гц, хотя ее высшие гармоники все еще могут присутствовать.

Для стран, где мощность передачи составляет 50 Гц, фильтр будет иметь диапазон 49–51 Гц.

В радиочастотной (RF) области [ править ]

Нелинейность усилителей мощности

При измерении нелинейностей усилителей мощности может быть очень полезен очень узкий режекторный фильтр, чтобы избежать несущей частоты . Использование фильтра может гарантировать, что максимальная входная мощность анализатора спектра, используемого для обнаружения паразитного содержимого, не будет превышена.

Волновая ловушка

Режекторный фильтр, обычно простая LC-цепь , используется для удаления определенной частоты помех. Этот метод используется с радиоприемниками, которые расположены так близко к передатчику, что перекрывают все остальные сигналы. Волновой ловушка используется для удаления или значительного уменьшения сигнала от ближайшего передатчика. ^[3]

Программно-определяемое радио

Большинство доступных программно-определяемых радиостанций (SDR) на рынке сегодня страдают ограниченными динамическими и рабочими диапазонами. Другими словами, в реальных условиях эксплуатации SDR легко может быть насыщен сильным сигналом. В частности, сигналы FM-вещания очень сильные и почти повсюду. Эти сигналы могут помешать SDR обрабатывать другие слабые сигналы. ^[4] Режекторные фильтры FM очень полезны для приложений SDR, и их популярность возросла.

Оптическая фильтрация (выбор длины волны) [ править ]

В оптике существует несколько методов фильтрации выбранных длин волн от источника или до детектора. Которые полагаются на рассеяние или деструктивную интерференцию .

Фильтрация по рассеянию и дифракции [ править ]

Дифракционной решетки ^[5] или дисперсионные призмы могут быть использованы для селективного перенаправления выбранных длин волн света в оптической системе.

В случае пропускающих решеток и призм полихроматический свет, проходящий через объект, будет перенаправлен в соответствии с длиной волны. Затем можно использовать щель для выбора желаемых длин волн. Отражательная решетка также может использоваться для той же цели, хотя в этом случае свет скорее отражается, чем пропускается. Фильтры этой конструкции могут быть высокочастотными, полосовыми или низкочастотными, в зависимости от конфигурации системы.

Фильтрация по помехам [ править ]

При использовании оптики с реальными материалами свет будет ослабляться на разных длинах волн из-за интерференции со средой, через которую проходит свет. В этом смысле выбор материала может использоваться для избирательной фильтрации света в соответствии с длинами волн, которые ослабляются минимально. В какой-то степени все реальные оптические системы будут страдать от этого явления.

В качестве альтернативы также можно использовать колеблющуюся отражающую поверхность, чтобы вызвать деструктивную интерференцию с отраженным светом на одном оптическом пути. Этот принцип лежит в основе интерферометра Майкельсона .

См. Также [ править ]

• Параметрический эквалайзер

Ссылки [ править ]

Викискладе есть медиафайлы, связанные с фильтрами отклонения полосы .