대역 통과 필터
Band-pass filter |
Band-Pass Filter 또는 BandPass Filter(BPF; 밴드패스필터)는 특정 범위 내의 주파수를 통과시켜 해당 범위 밖의 주파수를 거부(감소)하는 장치입니다.
묘사
전자 및 신호 처리에서 필터는 일반적으로 신호의 주파수 성분(교류 전압 또는 전류)을 제거하는 2포트 회로 또는 장치입니다.밴드 패스 필터는 패스 밴드라고 불리는 특정 주파수 대역의 컴포넌트를 통과시킬 수 있지만 이 대역보다 크거나 낮은 주파수의 컴포넌트를 차단합니다.이는 특정 주파수보다 높은 주파수의 구성 요소를 통과시키는 하이패스 필터 및 특정 주파수보다 낮은 주파수의 구성 요소를 통과시키는 로우패스 필터와 대조됩니다.디지털 번호로 표현되는 신호가 컴퓨터 프로그램에 의해 처리되는 디지털 신호 처리에서 밴드 패스 필터는 동일한 기능을 수행하는 컴퓨터 알고리즘이다.밴드 패스 필터라는 용어는 광학 필터, 사진 및 극장 조명에서 일반적으로 사용되는 특정 대역의 광주파 통과를 허용하는 색상의 재료 시트 및 특정 대역의 음파를 통과시키는 음향 필터에도 사용됩니다.
아날로그 전자 밴드 패스필터의 예로는 RLC 회로(저항-인덕터-캐패시터 회로)가 있습니다.이러한 필터는 로우패스필터와 하이패스필터를 [1]조합하여 작성할 수도 있습니다.
밴드패스 신호는 밴드패스 [2]필터에서 나오는 신호와 같이 제로 주파수에 인접하지 않은 주파수 대역을 포함하는 신호입니다.
이상적인 밴드 패스필터에는 완전히 평평한 패스밴드가 있습니다.패스밴드 내의 모든 주파수는 증폭 또는 감쇠 없이 출력으로 전달되며 패스밴드 외부의 모든 주파수는 완전히 감쇠됩니다.
실제로는 밴드 패스필터가 이상적이지 않습니다.필터가 원하는 주파수 범위 밖에 있는 모든 주파수를 완전히 감쇠시키는 것은 아닙니다.특히 의도된 패스밴드 바로 바깥쪽에 주파수가 감쇠되지만 거부되지는 않는 영역이 있습니다.이를 필터 롤오프라고 하며, 일반적으로 옥타브당 감쇠의 dB 단위 또는 주파수 10년 단위로 나타냅니다.일반적으로 필터의 설계는 롤오프를 가능한 한 좁게 함으로써 필터가 의도한 설계에 최대한 가깝게 동작할 수 있도록 합니다.많은 경우 이는 패스밴드 또는 스톱밴드 리플을 희생하여 이루어집니다.
필터 대역폭은 컷오프 주파수의 상한과 하한의 차이일 뿐입니다.형상 계수는 2개의 다른 감쇠 값을 사용하여 측정한 대역폭의 비율입니다.예를 들어 30/3dB에서 2:1의 형상 계수는 30dB 감쇠에서 주파수 간에 측정된 대역폭이 3dB 감쇠에서 주파수 간에 측정된 대역폭의 2배임을 의미합니다.
Q계수
밴드 패스 필터는 Q 계수에 의해 특징지어질 수 있습니다.Q 계수는 분수 대역폭의 역수입니다.하이Q 필터는 좁은 패스밴드를 가지며 로우Q 필터는 넓은 패스밴드를 갖습니다.이것들은 각각 협대역 필터 및 광대역 필터라고 불립니다.
적용들
밴드 패스 필터는 무선 송신기 및 수신기에 널리 사용됩니다.송신기에서 이러한 필터의 주요 기능은 출력 신호의 대역폭을 전송에 할당된 대역으로 제한하는 것입니다.이것에 의해, 송신기가 다른 스테이션에 간섭하는 것을 방지할 수 있습니다.수신기에서 밴드패스 필터는 불필요한 주파수의 신호가 통과하지 않도록 하면서 선택된 주파수 범위 내의 신호를 듣거나 디코딩할 수 있도록 한다.수신기가 튜닝된 대역 외의 주파수의 신호는 수신기를 포화시키거나 손상시킬 수 있습니다.또한 원치 않는 혼합 제품을 생성하여 관심 신호를 방해할 수 있습니다.광대역 수신기는 특히 이러한 간섭에 취약합니다.밴드패스 필터는 수신기의 신호 대 잡음 비 및 감도도 최적화한다.
송수신 어플리케이션에서 사용되는 통신 모드 및 속도에 최적의 대역폭을 가진 잘 설계된 밴드패스 필터는 신호 간 간섭 또는 경쟁을 최소화하면서 시스템 내에 존재할 수 있는 신호 송신기의 수를 최대화합니다.
전자 장치 및 신호 처리 이외에도, 대역 통과 필터의 사용의 한 예가 대기 과학에 있습니다.예를 들어 3~10일의 기간 범위로 최근 기상 데이터를 대역 통과 필터링하여 데이터 필드의 변동으로 사이클론만 남도록 하는 것이 일반적이다.
라우드스피커 인클로저
컴파운드 또는 밴드 패스
4차 전기밴드패스 필터는 드라이버 콘의 후면으로부터의 기여가 밀폐 박스내에 포착되어 콘의 전면으로부터의 방사선이 포트 챔버내에 들어간 벤트 박스로 시뮬레이트 할 수 있다.이렇게 하면 운전자의 공명이 변경됩니다.가장 단순한 형태에서 복합 인클로저는 두 개의 방이 있다.챔버 사이의 칸막이는 운전자를 고정하며, 일반적으로 하나의 챔버만 포팅됩니다.
우퍼 양쪽에 있는 인클로저에 포트가 있는 경우 인클로저는 6차 밴드 패스 응답을 생성합니다.이러한 모델은 설계하기가 상당히 어렵고 운전자의 특성에 매우 민감한 경향이 있습니다.다른 리플렉스 인클로저와 마찬가지로 일반적으로 필요에 따라 포트를 패시브 라디에이터로 대체할 수 있습니다.
8차 밴드패스 박스는 주파수 범위가 좁은 또 다른 변종이다.음압 수준 경기에서 종종 사용되며, 이 경우 특정 주파수의 베이스 톤이 음악적인 것과 비교된다.그것들은 구축이 복잡하며 [3]의도한 대로 거의 수행되기 위해서는 매우 정밀하게 수행되어야 합니다.
경제학
Bandpass 필터는 엔지니어링 관련 분야 이외의 분야에서도 사용할 수 있습니다.대표적인 예로 밴드패스 필터를 사용하여 경제 시계열의 비즈니스 사이클 구성요소를 추출하는 것이 있습니다.이는 대중의 생활과 다양한 기업의 실적을 지배하는 경제활동의 확대와 위축을 보다 명확하게 드러내고, 따라서 경제학자나 정책입안자의 폭넓은 청중이 특히 관심을 갖고 있다.
경제 데이터는 일반적으로 전기 공학 등의 데이터와는 상당히 다른 통계 특성을 가지고 있습니다.주파수 영역에서 완벽하게 날카로운 게인 함수를 가진 "이상적" 필터와 같은 전통적인 방법을 연구자가 직접 계승하는 것은 매우 일반적입니다.그러나, 이 경우, 왜곡을 일으켜 필터 출력을 극단적으로 오도하는 중대한 문제가 발생할 수 있습니다.가슴 아프고 단순한 경우로서 백색 소음에 대한 "이상적인" 필터(예: 주가 변동을 나타낼 수 있음)를 사용하면 잘못된 사이클이 발생합니다."이상적"이라는 명명법의 사용은 드문 경우를 제외하고는 암묵적으로 매우 잘못된 가정을 수반한다.그럼에도 불구하고 필터의 심각한 한계와 주요 기만 가능성에도 불구하고 "이상적" 필터의 사용은 여전히 일반적입니다.
다행히 이러한 오류를 방지하고, 수중의 데이터 시리즈에 적응하며, 실질 GDP, 투자 및 소비와 같은 주요 경제 시리즈의 비즈니스 사이클 변동과 그 하위 구성요소에 대한 보다 정확한 평가를 산출하는 밴드 패스 필터를 사용할 수 있습니다.2003년 Review of Economics and Statistics에 발표된 초기 연구는 거시경제에서 발생하는 데이터의 종류(결정론적인 것이 아니라 단호한 것)를 보다 효과적으로 다룬다."경제 시계열의 추세 및 사이클 추출을 위한 일반 모델 기반 필터"라는 제목의 이 논문에서 Andrew Harvey와 Thomas Trimbur는 적응형 대역 통과 필터 클래스를 개발했습니다.이것들은, 국제 경제의 무수히 많은 나라에서의 경기 순환의 움직임과 관련된 풍부한 상황에서 성공적으로 적용되고 있다.
기타 필드
신경과학에서 시각피질단순세포는 데이비드 휴벨과 토르스텐 비젤에 의해 밴드 [4]패스인 가보르 필터와 유사한 반응 특성을 갖는 것으로 처음 나타났다.
천문학에서 대역 통과 필터는 빛 스펙트럼의 단 한 부분만 계측기에 넣을 수 있도록 하기 위해 사용됩니다.대역 통과 필터는 주계열에서 별이 있는 위치를 찾고 적색편이를 식별하며 다른 많은 응용 프로그램을 식별하는 데 도움이 됩니다.
「 」를 참조해 주세요.
레퍼런스
- ^ E. R. Kanasewich (1981). Time Sequence Analysis in Geophysics. University of Alberta. p. 260. ISBN 0-88864-074-9.
- ^ Belle A. Shenoi (2006). Introduction to digital signal processing and filter design. John Wiley and Sons. p. 120. ISBN 978-0-471-46482-2.
- ^ "Subwoofer Enclosures, Sixth and Eighth Order/Bass Reflex and Bandpass".
- ^ Norman Stuart Sutherland (1979). Tutorial Essays in Psychology. Lawrence Erlbaum Associates. p. 68. ISBN 0-470-26652-X.
