İçinde sinyal işleme filtreler, gerekli frekans bileşenlerine izin vermenin yanı sıra istenmeyen frekans bileşenlerini ortadan kaldırmak için kullanılan bir tür cihazdır. Filtreleme, arabirim sinyali arka plan gürültüsünün bazı frekanslar kaldırılarak azaltılabileceği şeklinde tanımlanabilir. Filtrenin devresi, filtreyi birleştirmek için kullanılabilir. LPF ve HPF özellikleri, bant geçiren filtre olarak adlandırılan tek bir filtreye dönüştürür. Farklı var filtre çeşitleri analog / dijital, aktif / pasif, doğrusal / doğrusal olmayan, zamanla değişken / zamanla değişmeyen gibi mevcuttur. Bu makale, uygulamalarla birlikte bant geçiş filtresine genel bir bakışı tartışır
Bant Geçiş Filtresi nedir?
bant geçiren filtrenin tanımı sinyallerin iki belirli frekans arasında akmasına izin veren bir devre, ancak bu sinyalleri diğer frekanslarda böler. Bu filtreler farklı BPF tiplerinde mevcuttur. bant geçiren filtre tasarımı aktif olduğu kadar harici bir güçle de yapılabilir entegre devreler, transistörler gibi bileşenler olarak adlandırılan aktif bant geçiş filtresi . Benzer şekilde, bazı filtreler pasif olmanın yanı sıra her türlü güç kaynağını kullanır. kapasitörler ve indüktörler gibi bileşenler pasif bant geçiren filtre olarak adlandırılanlar.
Bunlar filtreler uygulanabilir kablosuz vericilerde ve alıcılarda. Bir vericide, bir BPF, çıkış sinyalinin bant genişliğini gerekli minimum seviyeye ve tercih edilen hız ve biçimde veri iletimi ile sınırlamak için kullanılabilir. Benzer şekilde, bir alıcıda, bu filtre, gereksiz frekanslardaki sinyallerden uzak dururken, tercih edilen bir frekans aralığındaki sinyallerin kodunun çözülmesini sağlar. Bir alıcının sinyal-gürültü (S / N) oranı bir BPF ile optimize edilebilir.
Bant Geçiş Filtresi Devresi
En iyi örnek bant geçiren filtre devresi ... RLC devresi bu aşağıda gösterilmiştir. Bu filtre, bir LPF ve HPF'yi birleştirerek de tasarlanabilir. BPF'de Bandpass, bir tür filtreyi, aksi takdirde filtreleme prosedürünü gösterir. Etkilenen spektrumun gerçek bölümünü ifade eden geçiş bandından ayırt edilmelidir. Pastoral bir bant geçiren filtrede kazanç ve zayıflama yoktur, bu nedenle tamamen düz bir geçiş bandıdır. Bu, geçiş bandının dışındaki her frekansı tamamen zayıflatacaktır.
Bant Geçiş Filtresi Devresi
Pratik olarak, bant geçiren filtre ideal değildir ve tercih edilen frekans seçiminin dışındaki her bir frekansı tamamen zayıflatmaz. Özellikle, önerilen geçiş bandının hemen dışında, frekansların zayıflatıldığı, ancak atılmayan, filtre yuvarlanması gibi adı verilen bir bölüm vardır ve genellikle, her oktav için, aksi takdirde on yıllık frekans için zayıflamanın dB cinsinden belirtilir. Genel olarak, filtre tasarımı, roll-off'u mümkün olduğu kadar ince oluşturmaya çalışır, bu nedenle filtrenin önerilen tasarımı yapmasına izin verir. Genellikle, bu, geçiş bandı dalgalanması, aksi takdirde durdurma bandı dalgalanması harcayarak elde edilebilir.
Filtre bant genişliği şu şekilde tanımlanabilir: üst frekansın yanı sıra düşük frekans arasındaki farklılık. Biçim faktörü, kesme frekansını belirlemek için iki farklı zayıflatma değeri ile hesaplanan bant genişliği oranıdır.Örneğin, 20/2 dB'de 2: 1 biçim faktörü, 20 dB zayıflamada frekanslar arasında hesaplanan bant genişliğinin iki katı olduğu anlamına gelir. 2 dB zayıflamadaki frekanslar arasında hesaplanan. Optik BPF'ler genellikle fotoğrafçılıkta ve tiyatrodaki aydınlatma işlerinde kullanılır. Bu tür filtreler, aksi halde şeffaf renkli bir filmin ana hatlarını alır.
Farklı Bant Geçiş Filtreleri Türleri
Bant geçiren filtrenin sınıflandırılması geniş bant geçiren filtre olmak üzere iki tipte yapılabileceği gibi dar bant geçiş filtresi .
Geniş Bant Geçiş Filtresi
WBF veya geniş bant geçiren filtre (WBF), normalde basit tasarım ve hareket için tasarlanmış farklı bir devre olan düşük geçişin yanı sıra yüksek geçiş segmentlerinin düşürülmesiyle oluşturulabilir.
Geniş Bant Geçiş Filtresi
Bir dizi pratik devre ile tanınır. 1. derece alçak geçiş gibi iki bölüm kullanılarak ± 20 dB / on yıllık bant geçiren filtre oluşturulabileceği gibi yüksek geçiş bölümleri de atılabilir. Benzer şekilde, alçak geçiren ve yüksek geçiren filtre (HPF) olmak üzere iki ikinci dereceden filtreyi seri bağlayarak ± 40 dB / on yıllık bir bant geçiren filtre oluşturulabilir. Bu, bant geçiren filtrenin (BPF) sırasının, düşük geçiş & yüksek geçiş filtreleri . bant geçiren filtre grafiği aşağıda gösterilmiştir.
BPF'nin Frekans Tepkisi
± 20 dB / on yıllık bir bant geçiren filtre 1. dereceden oluşabilir HPF (yüksek geçiş filtresi) . 1. sipariş LPF (alçak geçiren filtre) aşağıdaki şekilde frekans tepkisi ile gösterilmiştir.
Dar Bant Geçiş Filtresi
Genel olarak, dar bir bant geçiren filtre birkaç geri bildirim kullanır. Bu op-amp kullanarak bant geçiren filtre aşağıdaki devre şemasında gösterildiği gibi. Bu filtrenin temel özellikleri temel olarak aşağıdakileri içerir.
Dar Bant Geçiş Filtresi
Bu filtrenin başka bir adı, iki geri bildirim şeridi içerdiğinden çoklu bir geri bildirim filtresidir.
Bir op-amp ters çevirme modunda kullanılır
frekans tepkisi Bu filtrenin% 50'si aşağıdaki şekilde gösterilmiştir.
NBPF'nin Frekans Tepkisi
Genellikle, bu filtrenin tasarımı, merkez frekansı (fc) ve bant genişliği veya merkez frekansı ve BW'nin kesin değerleri için yapılabilir. bileşenleri Bu devrenin sayısı aşağıdaki ilişkilerle belirlenebilir. C1 ve C2'nin her biri kapasitörler tasarım hesaplamasının basitleştirilmesi için C'ye alınabilir.
R1 = Q / 2∏ fc CAf
R2 = Q / 2∏ fc C (2Ç2-Af)
R3 = Q / ∏ fc C
Yukarıdaki denklemlerden, orta frekansta Af kazancı gösterir, bu nedenle Af = R3 / 2R1
Ancak Af bu ifadeyi tatmin etmelidir Nın-nin<2Q2
Çoklu geri besleme filtrelerinin fc (merkez frekansı), bant genişliği veya kazancı değiştirmeden yeni bir frekansa fc doğru değiştirilebilir. Bu, yalnızca R2'yi R2’ye değiştirerek elde edilebilir, böylece
R2 '= R2 * ( fc / fc )iki
Bant Geçiş Filtresi Hesaplayıcı
Aşağıdaki devre pasif bant geçiren filtre devresidir. Bu devreyi kullanarak pasif bant geçiren filtreyi hesaplayabiliriz. Pasifin formülü bant geçiren filtre hesaplayıcı aşağıda gösterilmiştir.
Pasif Bant Geçiş Filtresi Hesaplayıcısı
Düşük kesme frekansı için = 1 / 2∏R2C2
Yüksek kesme frekansı için = 1 / 2∏R1C1
Benzer şekilde, aktif ters çeviren op-amp BPF ve aktif ters çevirmeyen op-amp BPF için hesaplayabiliriz.
Bant Geçiş Filtresi Uygulamaları
Bant geçiren filtrelerin uygulamaları aşağıdakileri içerir.
- Bu filtreler, aşağıdakiler için geniş ölçüde geçerlidir: kablosuz vericiler ve alıcılar .
- Bu filtre, bir alıcının şefkatinin yanı sıra S / N oranını (sinyal-gürültü) optimize etmek için kullanılabilir.
- Filtrenin temel amacı verici çıkış sinyalinin BW'sini iletişim için seçilen bantla sınırlamaktır.
- BPF'ler ayrıca optikte yaygın olarak kullanılmaktadır. KAPAKLAR , lazerler vb.
- Bu filtrenin en iyi uygulaması, geri kalanını kaldırırken belirli bir ses frekansı aralığının gerekli olduğu her yerde ses sinyali işlemedir.
- Bu filtreler sonar, aletler, medikal ve Sismoloji uygulamaları
- Bu filtreler şunları içerir: iletişim sistemleri çeşitli sinyallerden belirli bir sinyali seçmek için.
Bu nedenle, bu tamamen bant geçiren filtre teorisi çalışma ile devre şeması, bant geçiren filtre çeşitleri ve uygulamalarını içerir. Yukarıdaki bilgilerden, son olarak, bu filtrelerin diğer uygulama alanlarının astronomiyi içerdiği sonucuna varabiliriz, bu filtreler, bir cihaza ışık aralığının yalnızca bir bölümüne izin verir. Bu filtreler, yıldızların ana dizide nereye yaslandıklarını bulmaya, kırmızıya kaymaları tanımaya vb. Yardımcı olabilir. İşte size bir soru, aktif bant geçiren filtre nedir?
