En processament de senyals , els filtres són un tipus de dispositius que s'utilitzen per permetre els components de freqüència necessaris, així com per eliminar components de freqüència no desitjats. El filtratge es pot definir ja que el soroll de fons del senyal d'interfície es pot reduir eliminant algunes freqüències. El circuit del filtre es pot utilitzar per unir el LPF i HPF propietats en un únic filtre que es denomina filtre de passada de banda. Hi ha diferents tipus de filtres disponibles com ara analògic / digital, actiu / passiu, lineal / no lineal, variant de temps / invariant de temps. En aquest article es descriu una visió general del filtre de pas de banda amb les aplicacions
Què és el filtre Pass Band?
El la definició del filtre de pas de banda és un circuit que permet que els senyals flueixin entre dues freqüències particulars, tot i que divideix aquests senyals en altres freqüències. Aquests filtres estan disponibles en diferents tipus, alguns dels BPF- disseny de filtre de pas de banda es pot fer amb una potència externa i activa components com circuits integrats, transistors , que es denominen com a filtre de pas de banda actiu . De la mateixa manera, alguns dels filtres utilitzen qualsevol tipus de font d’energia i passiva components com condensadors i inductors , que s’anomenen filtres passius de banda passiva.
Aquests els filtres són aplicables en transmissors i receptors sense fils. En un transmissor, es pot utilitzar un BPF per limitar l’amplada de banda del senyal de sortida al nivell mínim necessari i transmetre dades a la forma i la velocitat preferides. De la mateixa manera, en un receptor, aquest filtre permet descodificar els senyals en un rang de freqüències afavorit, mentre es manté allunyat dels senyals a freqüències innecessàries. La relació senyal-soroll (S / N) d’un receptor es pot optimitzar mitjançant un BPF.
Circuit de filtre de pas de banda
El millor exemple de circuit de filtre de pas de banda és el Circuit RLC que es mostra a continuació. Aquest filtre també es pot dissenyar unint un LPF i un HPF. A BPF, Bandpass il·lustra una mena de filtre en cas contrari del procediment de filtratge. S'ha de diferenciar de la banda de pas que fa referència a la secció real de l'espectre influït. Un filtre de pas de banda idíl·lic no té guanys i atenuació, de manera que és una banda de pas totalment plana. Això atenuarà totalment totes les freqüències fora de la banda de pas.
Circuit de filtre de pas de banda
Pràcticament, el filtre de pas de banda no és ideal i no atenua totalment totes les freqüències fora de l’elecció de freqüència preferida. Particularment, hi ha una secció just fora de la banda de pas proposada allà on s’atenuen les freqüències, tot i que no es descarta, que s’anomena com el llançament del filtre i, normalment, s’especifica en dB d’atenuació per a cada octava, en cas contrari, dècada de freqüència. En general, el disseny del filtre sembla generar el llançament tan prim com sigui possible i, per tant, deixa que el filtre faci el disseny proposat. Freqüentment, això es pot aconseguir a costa de la ondulació de la banda de pas, en cas contrari, la ondulació de la banda de parada.
El filtre l'amplada de banda es pot definir com a la diferència entre la freqüència superior i la freqüència inferior. El factor de forma és la fracció d’amplades de banda calculada amb dos valors d’atenuació diferents per determinar la freqüència de tall, per exemple. Un factor de forma de 2: 1 a 20/2 dB significa que l’amplada de banda calculada entre freqüències a 20 dB d’atenuació és doble que es calcula entre freqüències amb atenuació de 2 dB. Els BPF òptics s’utilitzen habitualment tant en fotografia com en treballs d’il·luminació al teatre. Aquest tipus de filtres prenen l'esquema d'una pel·lícula de color clar d'una altra forma.
Diferents tipus de filtres Pass Band
La classificació del filtre passa de banda es pot fer en dos tipus, com ara filtre de banda ampla filtre de pas de banda estreta .
Filtre de banda ampla
Un WBF o filtre de banda ampla (WBF) es pot formar deixant passar tant passos baixos com segments de pas elevats, que normalment és un circuit diferent destinat a un disseny i actuació senzills.
Filtre de banda ampla
Es reconeix amb una sèrie de circuits pràctics. Es pot formar un filtre de pas de banda amb ± 20 dB / dècada utilitzant les dues seccions, com ara un pas de primer ordre, així com seccions de pas alt. De la mateixa manera, es pot formar un filtre de pas de banda amb ± 40 dB / dècada connectant dos filtres de segon ordre en sèrie, és a dir, filtre de pas baix i filtre de pas alt (HPF). Això significa que l'ordre del filtre de pas de banda (BPF) es regula amb l'ordre del passada baixa & filtres de pas alt . El gràfic de filtre de pas de banda es mostra a continuació.
Resposta de freqüència de BPF
Un filtre de pas de banda amb ± 20 dB / dècada es pot compondre d'un primer ordre HPF (filtre de pas alt) . Un primer ordre LPF (filtre de pas baix) es mostra a la figura següent per la seva resposta en freqüència.
Filtre de pas de banda estreta
En general, un filtre de pas de banda estret utilitza diversos comentaris. Això filtre de banda passant mitjançant un amplificador operatiu tal com es mostra al següent esquema de circuits. Les principals característiques d’aquest filtre inclouen principalment les següents.
Filtre de pas de banda estreta
Un altre nom d’aquest filtre és un filtre de retroalimentació múltiple perquè inclou dos carrils de retroalimentació
An amplificador operatiu s'utilitza en mode d'inversió
El resposta de freqüència d'aquest filtre es mostra a la figura següent.
Resposta de freqüència de NBPF
Normalment, el disseny d’aquest filtre es pot fer per a valors exactes de freqüència central (fc) i amplada de banda o freqüència central i BW. El components d’aquest circuit es pot determinar mitjançant les relacions següents. Cadascun dels C1 i C2 condensadors es pot portar a C per simplificar el càlcul del disseny.
R1 = Q / 2∏ fc CAf
R2 = Q / 2∏ fc C (2Q2-Af)
R3 = Q / ∏ fc C
A partir de les equacions anteriors, a freqüència mitjana Af denota el guany, per tant Af = R3 / 2R1
Però, els Af haurien de satisfer aquesta afirmació De<2Q2
El fc (freqüència central) dels múltiples filtres de retroalimentació es pot modificar cap a una nova freqüència fc sense canviar l’amplada de banda ni el guany. Això es pot aconseguir només alterant R2 a R2 ’de manera que
R2 '= R2 * ( fc / fc ) 2
Calculadora de filtres de banda
El següent circuit és el circuit de filtre passiu de banda. Utilitzant aquest circuit podem calcular el filtre passiu de banda passiu. La fórmula del passiu calculadora de filtre de pas de banda es mostra a continuació.
Calculadora de filtres passius de banda passiva
Per a baixa freqüència de tall = 1 / 2∏R2C2
Per a alta freqüència de tall = 1 / 2∏R1C1
De la mateixa manera, podem calcular l’amplificador opcional BPF inversor actiu i l’amplificador opcional BPF no inversor actiu.
Aplicacions de filtre de passatge de banda
Les aplicacions dels filtres passabanda inclouen el següent.
- Aquests filtres són extensament aplicables a transmissors i receptors sense fils .
- Aquest filtre es pot utilitzar per optimitzar la relació S / N (senyal-soroll), així com la compassió d’un receptor.
- El propòsit principal del filtre a el transmissor consisteix a limitar el BW del senyal de sortida a la banda seleccionada per a la comunicació.
- Els BPF també s’utilitzen àmpliament en òptiques com ara LIDARS , làsers, etc.
- La millor aplicació d’aquest filtre és el processament de senyals d’àudio, sempre que sigui necessari un rang específic de freqüències de so tot i eliminar la resta.
- Aquests filtres són aplicables a sonar, instruments, mèdics i Sismologia aplicacions
- Aquests filtres impliquen sistemes de comunicació per triar un senyal concret entre diversos senyals.
Per tant, tot es tracta teoria del filtre de pas de banda que inclou, diagrama de circuits amb funcionament, tipus de filtres passabanda i les seves aplicacions. A partir de la informació anterior, finalment podem concloure que els altres camps d’aplicació d’aquests filtres s’inclouen en astronomia, aquests filtres permeten només una secció del rang de llum d’un dispositiu. Aquests filtres poden ajudar-vos a trobar allà on es reclinen les estrelles de la sèrie principal, reconeixent desplaçaments cap al vermell, etc. Aquí teniu una pregunta, què és un filtre de banda activa actiu?
