Dans traitement de signal , les filtres sont un type de dispositif utilisé pour autoriser les composants de fréquence requis et pour supprimer les composants de fréquence indésirables. Le filtrage peut être défini comme le bruit de fond du signal d'interface peut être diminué en supprimant certaines fréquences. Le circuit du filtre peut être utilisé pour unir les LPF et HPF propriétés dans un filtre unique qui est appelé filtre passe-bande. Ils sont différents types de filtres disponible comme analogique / numérique, actif / passif, linéaire / non linéaire, variant dans le temps / invariant dans le temps. Cet article présente une vue d'ensemble du filtre passe-bande avec les applications
Qu'est-ce que le filtre passe-bande?
Le la définition du filtre passe-bande est un circuit qui permet aux signaux de circuler entre deux fréquences particulières, bien que divise ces signaux à d'autres fréquences. Ces filtres sont disponibles dans différents types certains des BPF- conception de filtre passe-bande peut être fait avec une alimentation externe aussi bien qu'active composants tels que circuits intégrés, transistors , qui sont nommés comme filtre passe-bande actif . De même, certains des filtres utilisent tout type de source d'alimentation ainsi que passive composants comme les condensateurs et les inducteurs , qui sont appelés filtre passe-bande passif.
Ces les filtres sont applicables dans les émetteurs sans fil ainsi que dans les récepteurs. Dans un émetteur, un BPF peut être utilisé pour limiter la bande passante du signal de sortie vers le niveau minimum nécessaire et transmettre des données à la vitesse et à la forme préférées. De même, dans un récepteur, ce filtre permet de décoder les signaux dans une gamme de fréquences privilégiée, tout en se tenant à l'écart des signaux à des fréquences inutiles. Le rapport signal sur bruit (S / N) d'un récepteur peut être optimisé par un BPF.
Circuit de filtre passe-bande
Le meilleur exemple d'un circuit de filtre passe-bande est le Circuit RLC qui est montré ci-dessous. Ce filtre peut également être conçu en réunissant un LPF et un HPF. En BPF, Bandpass illustre une sorte de filtre sinon procédure de filtrage. Il doit être différencié de la bande passante qui se réfère à la section réelle du spectre influencé. Un filtre passe-bande idyllique n’a ni gain ni atténuation, il est donc totalement à niveau de la bande passante. Cela atténuera totalement chacune des fréquences extérieures à la bande passante.
Circuit de filtre passe-bande
En pratique, le filtre passe-bande n’est pas idéal et n’atténue pas totalement toutes les fréquences en dehors du choix de fréquence préféré. En particulier, il y a une section juste à l'extérieur de la bande passante proposée partout où les fréquences sont atténuées, mais non rejetées, qui est appelée comme le filtre d'atténuation, et généralement, elle est spécifiée en dB d'atténuation pour chaque octave sinon décade de fréquence. En général, la conception du filtre cherche à construire le roll-off aussi fin que possible, laissant ainsi le filtre faire la conception proposée. Fréquemment, ceci peut être atteint en dépensant une ondulation de bande passante sinon une ondulation de bande d'arrêt.
Le filtre la bande passante peut être définie comme la différence entre la fréquence supérieure et la fréquence inférieure. Le facteur de forme est la fraction des largeurs de bande calculée avec deux valeurs d'atténuation différentes pour déterminer la fréquence de coupure, par exemple., Un facteur de forme de 2: 1 à 20/2 dB signifie que la largeur de bande calculée entre les fréquences à une atténuation de 20 dB est double celle calculée parmi les fréquences à une atténuation de 2 dB. Les BPF optiques sont couramment utilisés dans la photographie ainsi que dans les travaux d'éclairage au théâtre. Ces types de filtres prennent le contour d'un film de couleur claire sinon une feuille.
Différents types de filtres passe-bande
La catégorisation du filtre passe-bande peut être effectuée en deux types tels que le filtre passe-bande large ainsi que filtre passe-bande étroit .
Filtre passe-bande large
Un WBF ou filtre passe-bande large (WBF) peut être formé en abaissant des segments passe-bas et passe-haut, ce qui est normalement un circuit différent destiné à une conception et à une action simples.
Filtre passe-bande large
Il est reconnu avec un certain nombre de circuits pratiques. Un filtre passe-bande avec ± 20 dB / décade peut être formé en utilisant les deux sections comme un passe-bas du 1er ordre ainsi que des sections passe-haut peuvent être supprimées. De même, un filtre passe-bande avec ± 40 dB / décade peut être formé en connectant deux filtres du second ordre en série, à savoir le filtre passe-bas et passe-haut (HPF). Cela signifie que l'ordre du filtre passe-bande (BPF) est réglé avec l'ordre du passe-bas & filtres passe-haut . Le graphique du filtre passe-bande est illustré ci-dessous.
Réponse en fréquence du BPF
Un filtre passe-bande avec ± 20 dB / décade peut être composé d'un 1er ordre HPF (filtre passe-haut) . Une 1ère commande LPF (filtre passe-bas) est illustré dans la figure suivante par sa réponse en fréquence.
Filtre passe-bande étroit
En général, un filtre passe-bande étroit utilise plusieurs rétroactions. Cette filtre passe-bande utilisant un ampli opérationnel comme indiqué dans le schéma de circuit suivant. Les principales caractéristiques de ce filtre sont principalement les suivantes.
Filtre passe-bande étroit
Un autre nom de ce filtre est un filtre de rétroaction multiple car il comprend deux voies de rétroaction
Une ampli-op est utilisé en mode d'inversion
Le fréquence de réponse de ce filtre est illustré dans la figure suivante.
Réponse en fréquence de NBPF
Habituellement, la conception de ce filtre peut être effectuée pour des valeurs exactes de fréquence centrale (fc) et de bande passante ou de fréquence centrale et de BW. Le Composants de ce circuit peut être déterminé par les relations suivantes. Chacun des C1 et C2 condensateurs peut être prise en C pour les simplifications du calcul de conception.
R1 = Q / 2∏ fc CAf
R2 = Q / 2∏ fc C (2Q2-Af)
R3 = Q / ∏ fc C
D'après les équations ci-dessus, à la fréquence moyenne Af désigne le gain, donc Af = R3 / 2R1
Mais, l'Af devrait satisfaire cette déclaration De<2Q2
Les multiples filtres de rétroaction fc (fréquence centrale) peuvent être modifiés vers une nouvelle fréquence fc sans changer la bande passante ou le gain. Ceci peut être atteint simplement en modifiant R2 en R2 ’de sorte que
R2 '= R2 * ( fc / fc )deux
Calculateur de filtre passe-bande
Le circuit suivant est le circuit de filtre passe-bande passif. En utilisant ce circuit, nous pouvons calculer le filtre passe-bande passif. La formule du passif calculateur de filtre passe-bande est illustré ci-dessous.
Calculateur de filtre passe-bande passif
Pour une fréquence de coupure basse = 1 / 2∏R2C2
Pour une fréquence de coupure élevée = 1 / 2∏R1C1
De même, nous pouvons calculer le BPF de l'amplificateur opérationnel inverseur actif et le BPF de l'amplificateur opérationnel non inverseur actif.
Applications de filtre passe-bande
Les applications des filtres passe-bande sont les suivantes.
- Ces filtres sont largement applicables à émetteurs et récepteurs sans fil .
- Ce filtre peut être utilisé pour optimiser le rapport S / N (signal sur bruit) ainsi que la compassion d'un récepteur.
- L'objectif principal du filtre dans l'émetteur est de limiter le BW du signal de sortie à la bande sélectionnée pour la communication.
- Les BPF sont également largement utilisés dans les optiques telles que LIDARS , lasers, etc.
- La meilleure application de ce filtre est le traitement du signal audio, partout où une gamme spécifique de fréquences sonores est nécessaire tout en supprimant le reste.
- Ces filtres sont applicables aux sondeurs, instruments, médicaux et Sismologie applications
- Ces filtres impliquent systèmes de communication pour choisir un signal particulier parmi une variété de signaux.
Par conséquent, il s'agit de théorie du filtre passe-bande qui comprend, schéma de circuit avec fonctionnement, types de filtres passe-bande et ses applications. A partir des informations ci-dessus, nous pouvons enfin conclure que les autres domaines d'application de ces filtres comprennent en astronomie, ces filtres ne permettent qu'une seule section de la gamme de lumière dans un appareil. Ces filtres peuvent aider à trouver où les étoiles reposent sur les séries majeures, à reconnaître les décalages vers le rouge, etc. Voici une question pour vous, qu'est-ce qu'un filtre passe-bande actif?
