Nel elaborazione del segnale , i filtri sono un tipo di dispositivo utilizzato per consentire i componenti di frequenza richiesti e per rimuovere i componenti di frequenza indesiderati. Il filtraggio può essere definito in quanto il rumore di fondo del segnale di interfaccia può essere diminuito rimuovendo alcune frequenze. Il circuito del filtro può essere utilizzato per unire il LPF e HPF proprietà in un unico filtro che viene definito come un filtro passa banda. Ce ne sono di diversi tipi di filtri disponibili come analogico / digitale, attivo / passivo, lineare / non lineare, variante tempo / tempo invariante. Questo articolo discute una panoramica del filtro passa banda con le applicazioni
Cos'è il filtro passa banda?
Il la definizione del filtro passa banda è un circuito che permette ai segnali di fluire tra due frequenze particolari, anche se divide questi segnali ad altre frequenze. Questi filtri sono disponibili in diversi tipi alcuni dei BPF- design del filtro passa banda può essere fatto sia con alimentazione esterna che attiva componenti come circuiti integrati, transistor , che sono denominati come filtro passa banda attivo . Allo stesso modo, alcuni filtri utilizzano qualsiasi tipo di fonte di alimentazione oltre che passiva componenti come condensatori e induttori , denominati come filtro passa banda passivo.
Questi i filtri sono applicabili nei trasmettitori wireless e nei ricevitori. In un trasmettitore, è possibile utilizzare un BPF per limitare la larghezza di banda del segnale di uscita verso il livello minimo necessario e trasmettere i dati alla velocità e forma preferite. Allo stesso modo, in un ricevitore, questo filtro consente di decodificare i segnali in una gamma di frequenze preferita, tenendosi lontano dai segnali a frequenze non necessarie. Il rapporto segnale / rumore (S / N) di un ricevitore può essere ottimizzato da un BPF.
Circuito filtro passa banda
Il miglior esempio di a circuito del filtro passa banda è il Circuito RLC quello è mostrato sotto. Questo filtro può anche essere progettato unendo un LPF e un HPF. In BPF, Bandpass illustra una sorta di filtro altrimenti procedura di filtraggio. È da differenziare dalla banda passante che si riferisce alla sezione reale dello spettro influenzato. Un filtro passa-banda idilliaco non ha guadagno e attenuazione, quindi è completamente a banda passante di livello. Ciò attenuerà completamente tutte le frequenze esterne alla banda passante.
Circuito filtro passa banda
In pratica, il filtro passa-banda non è l'ideale e non attenua totalmente tutte le frequenze al di fuori della scelta di frequenza preferita. In particolare, c'è una sezione appena al di fuori della banda passante proposta dove le frequenze sono attenuate, ma non scartate, che è chiamata come il roll-off del filtro, e di solito è specificata in dB di attenuazione per ogni ottava altrimenti decade di frequenza. In generale, il design del filtro cerca di costruire il roll-off il più sottile possibile, consentendo quindi al filtro di eseguire il design proposto. Spesso, questo può essere ottenuto spendendo il ripple della banda passante, altrimenti il ripple della stopband.
Il filtro la larghezza di banda può essere definita come la dissomiglianza tra la frequenza superiore e quella inferiore. Il fattore di forma è la frazione delle larghezze di banda calcolate con due valori di attenuazione dissimili per determinare la frequenza di taglio, Ad esempio, un fattore di forma di 2: 1 a 20/2 dB significa che la larghezza di banda calcolata tra le frequenze con attenuazione di 20 dB è doppia quello calcolato tra le frequenze con attenuazione di 2 dB. I BPF ottici sono comunemente usati nella fotografia e nei lavori di illuminazione in teatro. Questi tipi di filtri prendono il contorno di una pellicola colorata trasparente altrimenti foglio.
Diversi tipi di filtri passa banda
La categorizzazione del filtro passa-banda può essere eseguita in due tipi, come il filtro passa-banda largo e filtro passa banda stretta .
Filtro passa banda larga
Un WBF o filtro passa banda largo (WBF) può essere formato eliminando segmenti passa basso e passa alto che normalmente è un circuito diverso destinato a un design e un intervento semplici.
Filtro passa banda larga
È riconosciuto con una serie di circuiti pratici. Un filtro passa-banda con ± 20 dB / decade può essere formato utilizzando le due sezioni come un passa-basso del 1 ° ordine e le sezioni passa-alto possono essere eliminate. Allo stesso modo, un filtro passa banda con ± 40 dB / decade può essere formato collegando due filtri del secondo ordine in serie, vale a dire filtro passa basso e passa alto (HPF). Ciò significa che l'ordine del filtro passa-banda (BPF) è regolato con l'ordine di passa basso & filtri passa alto . Il grafico del filtro passa-banda è mostrato sotto.
Risposta in frequenza di BPF
Un filtro passa banda con ± 20 dB / decade può essere composto da un 1 ° ordine HPF (filtro passa alto) . Un primo ordine LPF (filtro passa basso) è mostrato nella figura seguente dalla sua risposta in frequenza.
Filtro passa banda stretta
In genere, un filtro passa banda stretto utilizza diversi feedback. Questo filtro passa-banda utilizzando un amplificatore operazionale come mostrato nel seguente schema elettrico. Le caratteristiche principali di questo filtro includono principalmente le seguenti.
Filtro passa banda stretta
Un altro nome di questo filtro è un filtro di feedback multiplo perché include due corsie di feedback
Un amplificatore operazionale è utilizzato nella modalità invertente
Il risposta in frequenza di questo filtro è mostrato nella figura seguente.
Risposta in frequenza di NBPF
Di solito, la progettazione di questo filtro può essere eseguita per valori esatti di frequenza centrale (fc) e larghezza di banda o frequenza centrale e BW. Il componenti di questo circuito può essere determinato dalle seguenti relazioni. Ciascuno dei C1 e C2 condensatori può essere portato in C per semplificare il calcolo del progetto.
R1 = Q / 2∏ fc CAf
R2 = Q / 2∏ fc C (2Q2-Af)
R3 = Q / ∏ fc C
Dalle equazioni precedenti, alla frequenza media Af indica il guadagno, quindi Af = R3 / 2R1
Ma l'Af dovrebbe soddisfare questa affermazione Di<2Q2
La fc (frequenza centrale) dei filtri di feedback multipli può essere modificata verso una nuova frequenza fc senza modificare la larghezza di banda o il guadagno. Questo può essere ottenuto semplicemente alterando R2 in R2 'in modo che
R2 '= R2 * ( fc / fc )Due
Calcolatore del filtro passa banda
Il circuito seguente è il circuito del filtro passa-banda passivo. Utilizzando questo circuito possiamo calcolare il filtro passa banda passivo. La formula del passivo calcolatore del filtro passa-banda è mostrato sotto.
Calcolatore del filtro passa banda passivo
Per la frequenza di taglio delle basse = 1 / 2∏R2C2
Per frequenza di taglio alta = 1 / 2∏R1C1
Allo stesso modo, possiamo calcolare l'amplificatore operazionale invertente attivo BPF e l'amplificatore operazionale attivo non invertente BPF.
Applicazioni filtro passa banda
Le applicazioni dei filtri passa-banda includono quanto segue.
- Questi filtri sono ampiamente applicabili a trasmettitori e ricevitori wireless .
- Questo filtro può essere utilizzato per ottimizzare il rapporto S / N (segnale / rumore) e la compassione di un ricevitore.
- Lo scopo principale del filtro in il trasmettitore è limitare il BW del segnale di uscita alla banda selezionata per la comunicazione.
- I BPF sono anche ampiamente utilizzati in ottiche come LIDARS , laser, ecc.
- La migliore applicazione di questo filtro è l'elaborazione del segnale audio, ovunque sia necessaria una gamma specifica di frequenze sonore rimuovendo il resto.
- Questi filtri sono applicabili in sonar, strumenti, medici e Sismologia applicazioni
- Questi filtri coinvolgono sistemi di comunicazione per scegliere un segnale particolare da una varietà di segnali.
Pertanto, questo è tutto teoria del filtro passa-banda che include, schema elettrico con funzionamento, tipi di filtri passa banda e relative applicazioni. Dalle informazioni di cui sopra, possiamo finalmente concludere che gli altri campi di applicazione di questi filtri includono in astronomia, questi filtri consentono solo una sola sezione del raggio di luce in un dispositivo. Questi filtri possono aiutare a trovare dove le stelle si adagiano sulle serie principali, a riconoscere i redshift, ecc. Ecco una domanda per te, cos'è un filtro passa banda attivo?
