Im Signalverarbeitung Filter sind eine Art von Geräten, mit denen erforderliche Frequenzkomponenten zugelassen und unerwünschte Frequenzkomponenten entfernt werden können. Das Filtern kann definiert werden, indem das Hintergrundrauschen des Schnittstellensignals durch Entfernen einiger Frequenzen verringert werden kann. Die Schaltung des Filters kann zur Vereinigung der Filter verwendet werden LPF und HPF Eigenschaften in einen einzigen Filter, der als Bandpassfilter bezeichnet wird. Es gibt verschiedene Arten von Filtern verfügbar wie analog / digital, aktiv / passiv, linear / nichtlinear, zeitvariante / zeitinvariant. Dieser Artikel beschreibt eine Übersicht über den Bandpassfilter mit Anwendungen
Was ist ein Bandpassfilter?
Das Definition des Bandpassfilters ist eine Schaltung, die es den Signalen ermöglicht, zwischen zwei bestimmten Frequenzen zu fließen, obwohl diese Signale bei anderen Frequenzen geteilt werden. Diese Filter sind in verschiedenen Typen erhältlich, einige der BPF- Bandpassfilter Design kann sowohl mit externer als auch aktiver Stromversorgung erfolgen Komponenten wie integrierte Schaltkreise, Transistoren , die als benannt sind aktiver Bandpassfilter . In ähnlicher Weise verwenden einige der Filter jede Art von Stromquelle sowie passive Komponenten wie Kondensatoren und Induktivitäten , die als passives Bandpassfilter bezeichnet werden.
Diese Filter sind anwendbar in drahtlosen Sendern sowie Empfängern. In einem Sender kann ein BPF verwendet werden, um die Bandbreite des Ausgangssignals auf den minimal erforderlichen Pegel zu begrenzen und Daten mit der bevorzugten Geschwindigkeit und Form zu übertragen. In ähnlicher Weise ermöglicht dieses Filter in einem Empfänger, dass die Signale in einem bevorzugten Frequenzbereich decodiert werden, während Signale mit unnötigen Frequenzen ferngehalten werden. Das Signal-Rausch-Verhältnis (S / N) eines Empfängers kann durch einen BPF optimiert werden.
Bandpassfilterschaltung
Das beste Beispiel für a Bandpassfilterschaltung ist der RLC-Schaltung das ist unten gezeigt. Dieser Filter kann auch durch Vereinigung von LPF und HPF entworfen werden. In BPF zeigt Bandpass eine Art Filter, ansonsten eine Filterprozedur. Es ist vom Durchlassbereich zu unterscheiden, der sich auf den realen Abschnitt des beeinflussten Spektrums bezieht. Ein idyllisches Bandpassfilter hat keine Verstärkung und Dämpfung, daher ist es ein vollständig pegeliges Durchlassband. Dadurch werden alle Frequenzen außerhalb des Durchlassbereichs vollständig gedämpft.
Bandpassfilterschaltung
Praktisch ist das Bandpassfilter nicht ideal und dämpft nicht jede Frequenz außerhalb der bevorzugten Frequenzauswahl vollständig. Insbesondere gibt es einen Abschnitt direkt außerhalb des vorgeschlagenen Durchlassbereichs, wo Frequenzen gedämpft, jedoch nicht verworfen werden, was wie das Abrollen des Filters bezeichnet wird, und normalerweise wird er in dB Dämpfung für jede Oktave angegeben, ansonsten Jahrzehnt der Frequenz. Im Allgemeinen sieht das Filterdesign so aus, dass der Abrollvorgang so dünn wie möglich ist, sodass der Filter das vorgeschlagene Design ausführen kann. Häufig kann dies auf Kosten der Durchlassbandwelligkeit erreicht werden, andernfalls der Stoppbandwelligkeit.
Der Filter Bandbreite kann definiert werden als die Unähnlichkeit zwischen der oberen Frequenz sowie der unteren Frequenz. Der Formfaktor ist der Bruchteil der Bandbreiten, der mit zwei unterschiedlichen Dämpfungswerten zur Bestimmung der Grenzfrequenz berechnet wird. Beispielsweise bedeutet ein Formfaktor von 2: 1 bei 20/2 dB, dass die zwischen Frequenzen bei 20 dB Dämpfung berechnete Bandbreite doppelt so hoch ist die unter Frequenzen bei 2 dB Dämpfung berechnet. Optische BPFs werden häufig in der Fotografie sowie bei Beleuchtungsarbeiten im Theater verwendet. Diese Arten von Filtern nehmen den Umriss eines klaren Farbfilms an, ansonsten Blatt.
Verschiedene Arten von Bandpassfiltern
Die Kategorisierung des Bandpassfilters kann in zwei Typen erfolgen, beispielsweise als Breitbandfilter Schmalbandpassfilter .
Breitbandpassfilter
Ein WBF oder Breitbandfilter (WBF) kann gebildet werden, indem sowohl Tiefpass- als auch Hochpasssegmente fallen gelassen werden, was normalerweise eine andere Schaltung ist, die für einfaches Design und Handeln vorgesehen ist.
Breitbandpassfilter
Es wird mit einer Reihe von praktischen Schaltungen erkannt. Ein Bandpassfilter mit ± 20 dB / Dekade kann unter Verwendung der beiden Abschnitte gebildet werden, so dass ein Tiefpass 1. Ordnung sowie Hochpassabschnitte fallengelassen werden können. In ähnlicher Weise kann ein Bandpassfilter mit ± 40 dB / Dekade gebildet werden, indem zwei Filter zweiter Ordnung in Reihe geschaltet werden, nämlich Tiefpassfilter und Hochpassfilter (HPF). Dies bedeutet, dass die Reihenfolge des Bandpassfilters (BPF) mit der Reihenfolge der geregelt wird Tiefpass & Hochpassfilter . Das Bandpassfilter-Diagramm wird unten gezeigt.
Frequenzgang von BPF
Ein Bandpassfilter mit ± 20 dB / Dekade kann aus einer 1. Ordnung bestehen HPF (Hochpassfilter) . Eine 1. Bestellung LPF (Tiefpassfilter) wird in der folgenden Abbildung durch den Frequenzgang dargestellt.
Schmalbandpassfilter
Im Allgemeinen verwendet ein schmaler Bandpassfilter mehrere Rückkopplungen. Dies Bandpassfilter mit einem Operationsverstärker wie im folgenden Schaltplan gezeigt. Die Hauptmerkmale dieses Filters umfassen hauptsächlich die folgenden.
Schmalbandpassfilter
Ein anderer Name dieses Filters ist ein Mehrfachrückkopplungsfilter, da er zwei Rückkopplungsspuren enthält
Ein Operationsverstärker wird im invertierenden Modus verwendet
Das Frequenzgang dieses Filters ist in der folgenden Abbildung dargestellt.
Frequenzgang von NBPF
Normalerweise kann der Entwurf dieses Filters für exakte Werte von Mittenfrequenz (fc) und Bandbreite oder Mittenfrequenz und BW durchgeführt werden. Das Komponenten dieser Schaltung kann durch die folgenden Beziehungen bestimmt werden. Jeder der C1 und C2 Kondensatoren kann zur Vereinfachung der Entwurfsberechnung nach C gebracht werden.
R1 = Q / 2∏ fc CAf
R2 = Q / 2∏ fc C (2Q2-Af)
R3 = Q / ∏ fc C.
Aus den obigen Gleichungen bezeichnet Af bei mittlerer Frequenz die Verstärkung, also Af = R3 / 2R1
Aber die Af sollte diese Aussage erfüllen Von<2Q2
Der fc (Mittenfrequenz) der Mehrfachrückkopplungsfilter kann in Richtung einer neuartigen Frequenz fc geändert werden, ohne die Bandbreite oder Verstärkung zu ändern. Dies kann erreicht werden, indem R2 in R2 geändert wird
R2 '= R2 * ( fc /. fc )zwei
Bandpassfilter-Rechner
Die folgende Schaltung ist die passive Bandpassfilterschaltung. Mit dieser Schaltung können wir das passive Bandpassfilter berechnen. Die Formel für passiv Bandpassfilterrechner wird unten gezeigt.
Passiver Bandpassfilterrechner
Für niedrige Grenzfrequenz = 1 / 2∏R2C2
Für hohe Grenzfrequenz = 1 / 2∏R1C1
In ähnlicher Weise können wir den aktiven invertierenden Operationsverstärker-BPF und den aktiven nicht invertierenden Operationsverstärker-BPF berechnen.
Bandpassfilteranwendungen
Die Anwendungen von Bandpassfiltern umfassen Folgendes.
- Diese Filter sind weitgehend anwendbar auf drahtlose Sender und Empfänger .
- Dieser Filter kann verwendet werden, um das S / N-Verhältnis (Signal-Rausch) sowie das Mitgefühl eines Empfängers zu optimieren.
- Der Hauptzweck des Filters in der Sender soll das BW des Ausgangssignals für die Kommunikation auf das ausgewählte Band begrenzen.
- BPFs werden auch häufig in Optiken wie z LIDARS , Laser usw.
- Die beste Anwendung dieses Filters ist die Audiosignalverarbeitung, wo immer ein bestimmter Bereich von Schallfrequenzen erforderlich ist, obwohl der Rest entfernt wird.
- Diese Filter sind in Sonar, Instrumenten, Medizin und Seismologie Anwendungen
- Diese Filter beinhalten Kommunikationssysteme zum Auswählen eines bestimmten Signals aus einer Vielzahl von Signalen.
Daher dreht sich alles um Bandpassfiltertheorie Dazu gehören ein Schaltplan mit Funktionsweise, Arten von Bandpassfiltern und deren Anwendungen. Aus den obigen Informationen können wir schließlich schließen, dass die anderen Anwendungsbereiche dieser Filter in der Astronomie umfassen, dass diese Filter nur einen einzigen Teil des Lichtbereichs in ein Gerät zulassen. Diese Filter können Ihnen dabei helfen, herauszufinden, wo sich Sterne in der Hauptserie zurücklehnen, Rotverschiebungen erkennen usw. Hier ist eine Frage für Sie: Was ist ein aktiver Bandpassfilter?
