격자 위상 이퀄라이저

선형 아날로그 전자 필터
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격자 위상 이퀄라이저 또는 격자 필터는 올패스 필터의 한 예입니다.즉, 필터의 감쇠는 모든 주파수에서 일정하지만 입력과 출력 간의 상대 위상은 주파수에 따라 달라집니다.격자 필터 토폴로지는 고정 저항 네트워크라는 특성을 가지고 있기 때문에 브리지 T 이퀄라이저 등의 다른 고정 저항 필터와 조합하여 자주 사용됩니다.X 섹션이라고도 불리는 격자 필터의 토폴로지는 브리지 토폴로지와 동일합니다.격자 위상 이퀄라이저는 오토 조벨에 ^[1][2]의해 발명되었다.George ^[3]Campbell이 제안한 필터 토폴로지를 사용합니다.

특성.

이 구조의 특성 임피던스는 다음과 같다.

${\displaystyle Z_{o}^{2}=ZZ'}$

전달 함수는 다음과 같습니다.

${\displaystyle H(\mega)=param frac {Z_{o}-Z}{Z_{o}+Z}}$

적용들

격자 필터는 방송사가 스테레오 오디오 피드를 위해 사용하는 회선에 중요한 응용 프로그램을 가지고 있습니다.단음선상의 위상 왜곡은 매우 크지 않으면 음질에 큰 영향을 주지 않습니다.스테레오 회선의 각 레그(좌우 채널)의 절대 위상 왜곡도 마찬가지입니다.그러나 다리 사이의 차이 위상은 스테레오 이미지에 매우 극적인 영향을 미칩니다.이것은 뇌의 스테레오 영상 형성이 두 귀의 위상차 정보에 의존하기 때문입니다.위상차는 지연으로 해석되며, 이는 소리가 난 방향으로 해석될 수 있습니다.결과적으로, 방송사들이 스테레오 전송을 위해 사용하는 유선 회선은 매우 엄격한 차등 위상 사양과 같아집니다.

격자 필터의 또 다른 특성은 본질적으로 균형 잡힌 토폴로지라는 것입니다.이 기능은 항상 균형 잡힌 형식을 사용하는 유선 전화와 함께 사용할 때 유용합니다.다른 많은 유형의 필터 섹션은 본질적으로 불균형하며 이러한 응용 프로그램에서 균형 잡힌 구현으로 변환되어야 하므로 구성 요소 수가 증가합니다.격자 필터의 경우에는 이것이 필요하지 않습니다.

설계.

이 기사 또는 섹션의 일부는 콘덴서와 인덕터의 복잡한 임피던스 표현에 대한 독자의 지식과 신호의 주파수 영역 표현에 대한 지식에 의존합니다.

격자 필터의 필수 요건은 일정한 저항이 되려면 필터의 격자 요소가 특성 임피던스에 대한 직렬 요소의 이중이어야 한다는 것입니다.그것은,

${\displaystyle {\frac {Z} {R_{0}} = flac {R_{0}} {Z'}$

이러한 네트워크는 R로 종단되면₀ 모든 주파수에서 R의 입력₀ 저항을 가집니다.임피던스 Z가 순수하게 반응하여 Z = iX인 경우 필터에 의해 삽입된 위상 편이 θ는 다음과 같이 제공됩니다.

$(\displaystyle\tan\frac{varphi}{2}=-{\frac{X}{R_{0}}})$

여기에 표시된 원형 격자 필터는 수정 없이 저주파를 통과하지만 위상 이동 주파수는 높습니다.즉, 대역의 하이엔드에 대한 위상 보정입니다.저주파에서는 위상 편이가 0°이지만 주파수가 증가하면 위상 편이가 180°에 근접합니다.이는 인덕터를 개방회로, 콘덴서를 단락회로(고주파수)로 교체함으로써 질적으로 알 수 있다.고주파에서 격자 필터는 크로스오버 네트워크이며 180° 위상 편이를 생성합니다.180° 위상 시프트는 주파수 영역의 반전과 동일하지만 시간 영역의 지연입니다.δ = 1 rad/s의 각 주파수에서 위상 편이는 정확히 90°이며 이것이 필터 전송 기능의 중간 지점입니다.

저상 구간

프로토타입 섹션은 일반적인 프로토타입 필터 변환을 적용하여 원하는 주파수, 임피던스 및 밴드폼으로 스케일링 및 변환할 수 있습니다.저주파에서 동상인 필터(즉, 고주파에서 위상을 보정하는 필터)는 간단한 스케일 팩터로 프로토타입에서 얻을 수 있습니다.

스케일 필터의 위상 응답은 다음과 같습니다.

$(\displaystyle\tan\frac{varphi}{2}=-{\frac{mega}{\opha_{m}}})$

여기서 θ는_m 중간점 주파수이며 다음과 같이 표시됩니다.

$(\displaystyle \mega _{m}=black {1}{\displayrt {LC}}})$

고상 단면

고주파에서 동상이 되는 필터(즉, 로우엔드 위상을 보정하는 필터)는 시제품 필터에 하이패스 변환을 적용하면 얻을 수 있습니다.그러나 격자 토폴로지로 인해 이는 대응하는 저위상 섹션의 출력에 대한 크로스오버와 동등하다는 것을 알 수 있다.이 두 번째 방법은 계산을 쉽게 할 수 있을 뿐만 아니라 외부 브로드캐스트 등 일시적으로 회선을 균등화할 때 유용한 속성입니다.임시 작업을 위해 다양한 유형의 조정 가능한 섹션의 수를 최소로 유지하는 것이 바람직하며, 하이엔드 및 로우엔드 보정에 동일한 섹션을 사용할 수 있는 것은 분명한 이점이다.

밴드 이퀄라이스 섹션

제한된 주파수 대역을 수정하는 필터(즉, 수정되는 대역을 제외한 모든 곳에서 위상인 필터)는 밴드-스톱 변환을 프로토타입 필터에 적용함으로써 얻을 수 있습니다.이것에 의해, 필터의 네트워크에 공명 요소가 표시됩니다.

이 필터의 응답에 대한 대체적이고 더 정확한 시각은 주파수가 증가함에 따라 0°에서 360°까지 변화하는 위상 변화로 설명하는 것입니다.물론 360° 위상 편이에서는 입력과 출력이 서로 위상을 되찾습니다.

저항 보상

이상적인 구성 요소에서는 격자 필터 설계에 저항을 사용할 필요가 없습니다.그러나 실제 구성 요소의 특성에 대한 실질적인 고려사항은 저항기를 통합하게 됩니다.낮은 오디오 주파수를 균등하게 하도록 설계된 섹션에는 회전 수가 많은 대형 인덕터가 있습니다.이로 인해 필터의 유도 분기에 상당한 저항이 존재하게 되고, 이는 저주파수에서 감쇠의 원인이 됩니다.

이 예에서 콘덴서 R과₁ 직렬로 배치된 저항은 인덕터에 존재하는 불필요한 표류 저항과 동일하다.이것에 의해, 고주파수의 감쇠가 저주파수의 감쇠와 같게 되어, 필터가 플랫 응답으로 돌아옵니다.션트 저항 R의₂ 목적은 필터의 영상 임피던스를 원래 설계₀ R로 되돌리는 것입니다.결과 필터는 그림과₁ 같이 이상적인 격자 필터와 함께₂ 계단식으로 연결된 R 및 R로 구성된 상자 감쇠기와 동일합니다.

불균형 토폴로지

격자 위상 이퀄라이저는 활성 구성요소를 도입하지 않고 T-섹션 위상으로 직접 변환할 수 없습니다.그러나 이상적인 변압기가 도입되면 T-섹션이 가능합니다.양 인덕터를 공통 코어상에 감아 저상 T구간에서 변압기 동작을 용이하게 할 수 있다.이 섹션의 응답은 원래 격자와 동일하지만 입력은 더 이상 일정한 저항이 아닙니다.이 회로는 조지 워싱턴 피어스가 세계 대전 사이에 개발한 개선된 음파 탐지기의 일부로 지연선이 필요했던 것에 의해 처음 사용되었습니다.피어스는 이러한 섹션의 캐스케이드를 사용하여 필요한 지연을 실현했습니다.회선은 m>1의 저역 통과 m-파생 필터로 간주할 수 있습니다.이 필터는 송신 제로를 복잡한 주파수 ^[3]평면의 j축에 배치합니다.이상적인 변압기를 이용하는 다른 불균형 변환도 가능합니다(^[4]오른쪽 그림 참조).

「 」를 참조해 주세요.

• 격자 지연망
• Zobel 네트워크
• 바틀렛의 이등분 정리
• 브리지드 T 지연 이퀄라이저

레퍼런스