In signālu apstrāde , filtri ir viena veida ierīces, ko izmanto nepieciešamo frekvenču komponentu atļaušanai, kā arī nevēlamu frekvenču komponentu noņemšanai. Filtrēšanu var definēt kā saskarnes signāla fona troksni var mazināt, noņemot dažas frekvences. Filtru shēmu var izmantot, lai savienotu LPF un HPF īpašības tikai filtrā, ko sauc par joslas caurlaides filtru. Ir dažādi filtru veidi pieejams, piemēram, analogais / digitālais, aktīvais / pasīvais, lineārais / nelineārais, laika variants / laika nemainīgais. Šajā rakstā ir aplūkots joslu caurlaides filtra pārskats ar lietojumprogrammām
Kas ir Band Pass filtrs?
The joslas filtra definīcija ir ķēde, kas ļauj signāliem plūst starp divām noteiktām frekvencēm, lai arī sadala šos signālus citās frekvencēs. Šie filtri ir pieejami dažādos veidos, daži no BPF- joslu filtra dizains var veikt ar ārēju jaudu, kā arī aktīvu tādas sastāvdaļas kā integrētās shēmas, tranzistori , kas nosaukti kā aktīvās joslas pārejas filtrs . Tāpat dažos filtros tiek izmantots jebkura veida enerģijas avots, kā arī pasīvs komponenti, piemēram, kondensatori un induktori , kas tiek nosaukti par pasīvo joslu caurlaides filtru.
Šie filtri ir piemērojami bezvadu raidītājos, kā arī uztvērējos. Raidītājā BPF var izmantot, lai ierobežotu izejas signāla joslas platumu līdz minimālajam nepieciešamajam līmenim un pārsūtītu datus ar vēlamo ātrumu un formu. Līdzīgi uztvērējā šis filtrs ļauj dekodēt signālus labvēlīgajā frekvenču diapazonā, turot tos prom no nevajadzīgām frekvencēm. Uztvērēja signāla un trokšņa (S / N) attiecību var optimizēt ar BPF.
Joslas filtru shēma
Labākais piemērs joslas filtra ķēde ir RLC ķēde tas ir parādīts zemāk. Šo filtru var izveidot arī, apvienojot LPF un HPF. BPF Bandpass parāda sava veida filtru, pretējā gadījumā filtrēšanas procedūru. Tas jādiferencē no caurlaides joslas, kas attiecas uz reālo ietekmētā spektra sadaļu. Idilliskam joslas filtram nav pastiprinājuma un vājināšanās, tāpēc tas ir pilnīgi vienāds caurlaides josla. Tas pilnīgi vājinās visas frekvences, kas atrodas ārpus piekļuves joslas.
Joslas filtru shēma
Praktiski joslas caurlaides filtrs nav ideāls un pilnībā nenovājina visas frekvences, kas atrodas ārpus vēlamās frekvences izvēles. Konkrēti, ir daļa, kas atrodas tieši ārpus ierosinātās caurlaides joslas, kur frekvences tiek vājinātas, tomēr netiek izmestas, ko sauc par filtru, un parasti tā tiek norādīta vājināšanās dB katrai oktāvai, citādi frekvences desmitgadei. Parasti filtra konstrukcija izskatās pēc iespējas plānāka, tādējādi ļaujot filtram veikt piedāvāto dizainu. Bieži to var panākt, izmantojot ieejas joslas viļņošanās izmaksas, pretējā gadījumā pieturas joslas viļņošanos.
Filtrs joslas platumu var definēt kā atšķirība starp augšējo un zemāko frekvenci. Formas koeficients ir joslas platuma daļa, kas aprēķināta ar divām atšķirīgām vājināšanās vērtībām, lai noteiktu sliekšņa frekvenci. Piemēram, formas koeficients 2: 1 pie 20/2 dB nozīmē joslas platumu, kas aprēķināts starp frekvencēm pie 20 dB vājināšanās, ir divkāršs. ko aprēķina starp frekvencēm pie 2 dB vājināšanās. Optiskos BPF parasti izmanto fotogrāfijā, kā arī apgaismes darbu teātrī. Šāda veida filtriem ir caurspīdīgas krāsas plēves kontūras, pretējā gadījumā tās ir loksnes.
Dažāda veida joslu filtru veidi
Bandpass filtru var klasificēt divos veidos, piemēram, platjoslas filtrā, kā arī šauras joslas caurlaides filtrs .
Platjoslas caurlaides filtrs
WBF vai platjoslas joslas filtrs (WBF) var izveidot, nometot zemas caurlaidības, kā arī augstas caurlaidības segmentus, kas parasti ir atšķirīga shēma, kas paredzēta vienkāršai projektēšanai un darbībai.
Platjoslas caurlaides filtrs
To atzīst ar vairākām praktiskām shēmām. Joslas filtru ar ± 20 dB / dekādē var izveidot, izmantojot abas sekcijas, piemēram, 1. kārtas zemo caurlaidību, kā arī var izlaist augstas caurlaidības sekcijas. Līdzīgi joslas filtru ar ± 40 dB / desmit gadu laikā var izveidot, sērijveidā savienojot divus otrās kārtas filtrus, proti, zemfrekvences un augstfrekvences filtrus (HPF). Tas nozīmē, ka joslas filtra (BPF) secība tiek regulēta ar mazas caurlaidības & augstfrekvences filtri . The joslas filtra grafiks ir parādīts zemāk.
BPF reakcija uz frekvenci
Joslas filtru ar ± 20 dB / dekādē var sastādīt no 1. kārtas HPF (augstfrekvences filtrs) . 1. kārtība LPF (zemfrekvences filtrs) ir parādīts nākamajā attēlā ar tā frekvences reakciju.
Šauras joslas caurlaides filtrs
Parasti šaurā joslas filtrā tiek izmantotas vairākas atsauksmes. Šis joslas filtru, izmantojot op-amp kā parādīts nākamajā shēmā. Šī filtra galvenās iezīmes galvenokārt ietver šādas.
Šauras joslas caurlaides filtrs
Vēl viens šī filtra nosaukums ir daudzkārtējs atgriezeniskās saites filtrs, jo tas ietver divas atgriezeniskās saites joslas
An op-amp tiek izmantots invertēšanas režīmā
The frekvences reakcija šī filtra parādīts nākamajā attēlā.
NBPF frekvences reakcija
Parasti šī filtra projektēšanu var veikt precīzām centra frekvences (fc) un joslas platuma vai centrālās frekvences un BW vērtībām. The komponentiem šo ķēdi var noteikt pēc šādām attiecībām. Katrs no C1 un C2 kondensatori var novest pie C, lai vienkāršotu projektēšanas aprēķinus.
R1 = Q / 2∏ fc CAf
R2 = Q / 2∏ fc C (2Q2-Af)
R3 = Q / ∏ fc C
No iepriekš minētajiem vienādojumiem vidējā frekvencē Af apzīmē ieguvumu, tātad Af = R3 / 2R1
Bet Af vajadzētu apmierināt šo apgalvojumu No<2Q2
Vairāku atgriezeniskās saites filtru fc (centrālā frekvence) var mainīt uz jaunu frekvenci fc, nemainot joslas platumu vai pieaugumu. To var panākt, vienkārši nomainot R2 uz R2 ’tā
R2 '= R2 * ( fc / fc ) divi
Band Pass filtru kalkulators
Šī ķēde ir pasīvā joslas filtra ķēde. Izmantojot šo shēmu, mēs varam aprēķināt pasīvo joslas filtru. Formula pasīvai joslas filtra kalkulators ir parādīts zemāk.
Pasīvā joslas caurlaides filtra kalkulators
Zemai izslēgšanas frekvencei = 1 / 2∏R2C2
Augstai izslēgšanas frekvencei = 1 / 2∏R1C1
Līdzīgi mēs varam aprēķināt aktīvo invertējošo op-amp BPF un aktīvo neinvertējošo op-amp BPF.
Joslu filtru lietojumprogrammas
Joslas filtru lietojumprogrammas ietver šādas darbības.
- Šie filtri ir plaši piemērojami bezvadu raidītāji un uztvērēji .
- Šo filtru var izmantot, lai optimizētu S / N attiecību (signāls / troksnis), kā arī uztvērēja līdzjūtību.
- Galvenais filtra mērķis ir raidītājs ir ierobežot izejas signāla BW līdz saziņai izvēlētajai joslai.
- BPF plaši izmanto arī optikā, piemēram, LIDĀRI , lāzeri utt.
- Vislabākais šī filtra pielietojums ir audio signāla apstrāde visur, kur nepieciešams noteikts skaņas frekvenču diapazons, pārējo noņemot.
- Šie filtri ir piemērojami hidrolokatoriem, instrumentiem, medicīnas un Seismoloģija lietojumprogrammas
- Šie filtri ietver sakaru sistēmas konkrēta signāla izvēlei no dažādiem signāliem.
Tāpēc tas ir viss joslu filtru teorija kas ietver ķēdes shēmu ar darbību, joslu filtru tipus un tā pielietojumu. No iepriekš minētās informācijas, visbeidzot, mēs varam secināt, ka pārējie šo filtru pielietojuma lauki astronomijā ir iekļauti, un šie filtri ierīcē atļauj tikai daļu gaismas diapazona. Šie filtri var palīdzēt atrast vietas, kur zvaigznes atgriežas galvenajās sērijās, atpazīt sarkanās nobīdes utt. Šeit ir jums domāts jautājums, kas ir aktīvs joslas caurlaides filtrs?
