Что такое радиочастотный переключатель?
Привет всем, я Роуз. Сегодня я познакомлю вас с полосовым фильтром. Полосовой фильтр определяется как схема, которая позволяет сигналу течь между двумя частотами.
Ⅰ. Что такое полосовой фильтр?
Полосовой фильтр определяется как схема, которая позволяет сигналу течь между двумя частотами. Некоторые конструкции полосовых фильтров BPF могут быть выполнены с использованием внешнего источника питания и активных компонентов (таких как интегральные схемы и транзисторы), и эти активные компоненты называются активными полосовыми фильтрами. С другой стороны, пассивные полосовые фильтры используют любой источник питания и пассивные компоненты, такие как конденсаторы и катушки индуктивности.
Беспроводные передатчики и приемники могут извлечь выгоду из этих фильтров. BPF можно использовать в передатчике для уменьшения полосы пропускания выходного сигнала до минимума и передачи данных в указанном месте и формате. Аналогично, в приемнике фильтр позволяет обрабатывать сигналы в желательном диапазоне частот, избегая при этом сигналов в нежелательных диапазонах частот. Отношение сигнал/шум приемника (S/N) можно улучшить с помощью BPF.
Схема полосового фильтра
Лучшим примером схемы полосового фильтра является схема RLC, как показано ниже. Фильтр также можно сконструировать путем объединения ФНЧ и ФВЧ. В BPF Bandpass описывает процесс фильтрации фильтров. Его следует отличать от полосы пропускания, которая относится к фактической части затронутого спектра. Пасторальный полосовой фильтр не имеет усиления или ослабления, поэтому представляет собой полностью горизонтальную полосу пропускания. Это полностью ослабит каждую частоту за пределами полосы пропускания.
Схема полосового фильтра
На самом деле полосовые фильтры не идеальны и не способны полностью ослабить все частоты, кроме той, которая вам нужна. Есть часть за пределами нужной полосы пропускания, но она не отбрасывается, особенно при ослаблении частоты. Это известно как спад фильтра, и затухание обычно измеряется в децибелах (дБ) для каждой октавы, если только частота не превышает частоту в десять раз. Позвольте фильтру перейти к предложенной конструкции, поскольку конструкция фильтра, по-видимому, обеспечивает максимально тонкий спад. Обычно это достигается за счет подавления пульсаций в полосе пропускания; в противном случае используется пульсация в полосе задерживания.
Разница между более высокими и более низкими частотами известна как полоса пропускания фильтра. Частота среза определяется коэффициентом формы, который представляет собой долю полосы пропускания, полученную при двух разных значениях затухания. Например, форм-фактор 2:1 при 20/2 дБ означает, что полоса пропускания, рассчитанная в диапазоне частот затухания 20 дБ, удваивается в диапазоне частот затухания 2 дБ. Оптический BPF обычно используется в кинотеатрах для фотосъемки и освещения. Вместо хлопьев в этих фильтрах используется контур прозрачной цветной пленки.
Ⅱ. Различные типы полосовых фильтров
Широкополосные фильтры и узкополосные фильтры — это два типа полосовых фильтров, которые можно классифицировать.
Широкополосный фильтр
Секции нижних и верхних частот, которые обычно представляют собой отдельные схемы для простоты конструкции и действия, могут быть объединены в WBF или широкополосный фильтр (WBF).
Широкополосный проходной фильтр
Многие практические схемы знают об этом. Полосовой фильтр с пропускной способностью 20 дБ/декаду можно создать путем объединения двух секций, например, фильтра нижних частот первого порядка, а элемент верхних частот можно удалить. Аналогично, полосовой фильтр 40 дБ/декада может быть создан путем каскадного соединения двух фильтров второго порядка, фильтров нижних и верхних частот (HPF). Это означает, что порядок фильтров нижних и верхних частот определяет порядок полосового фильтра (BPF). Ниже приведен график кривой полосового фильтра.
Частотная характеристика BPF
Фильтр верхних частот первого порядка можно использовать для создания полосового фильтра 20 дБ/декада (фильтр верхних частот). На диаграмме ниже показана частотная характеристика ФНЧ первого порядка (фильтр нижних частот).
Узкополосный фильтр
Узкополосные фильтры, как правило, используют множество обратных связей. В этом полосовом фильтре используется операционный усилитель, как показано на принципиальной схеме ниже. Ниже приведены основные характеристики этого фильтра.
Узкополосный фильтр
Поскольку он имеет два канала обратной связи, этот фильтр также известен как фильтр с множественной обратной связью.
Инвертирующий режим используется с операционным усилителем.
Частотная характеристика этого фильтра изображена на диаграмме ниже.
Частотная характеристика NBPF
Фильтр может быть сконструирован для точной центральной частоты (FC) и полосы пропускания или центральной частоты и полосы пропускания в целом. Следующие соотношения можно использовать для определения компонентов этой схемы. Чтобы упростить расчеты, каждый из конденсаторов C1 и C2 можно использовать в качестве конденсатора C.
R1 = Q /2Π FC CAF
R2 = Q /2Π FC C (2Q2-AF)
R3 = Q /Π FC Ç
Согласно приведенному выше уравнению, Af представляет усиление на промежуточной частоте, поэтому Af = R3/2R1.
Однако Af должен удовлетворять этому утверждению Af<2Q2
FC (центральную частоту) нескольких фильтров обратной связи можно изменить на новую частоту FC без изменения полосы пропускания или усиления. Этого можно добиться, заменив R2 на R2'.
R2'= R2 *(fc / fc)2
Пассивный полосовой фильтр показан на схеме ниже. Используя эту схему, мы можем рассчитать пассивный полосовой фильтр. Формула расчета пассивного полосового фильтра представлена ниже.
Калькулятор пассивного полосового фильтра
Для низкой частоты среза = 1/2ΠR2C2
Для высокой частоты среза = 1/2ΠR1C1
Мы также можем рассчитать BPF активного инвертирующего операционного усилителя и BPF активного неинвертирующего операционного усилителя.
Применение полосового фильтра
Ниже приведены некоторые варианты использования полосовых фильтров.
Беспроводные передатчики и приемники часто используют эти фильтры.
Этот фильтр можно использовать для улучшения отношения сигнал/шум (отношение сигнал/шум) и эмпатии получателя.
Основная цель фильтра передатчика — поддерживать полосу пропускания выходного сигнала в пределах назначенного диапазона частот связи.
BPF также широко используется в оптическом оборудовании, таком как лидары и лазеры.
Идеальное использование этого фильтра — при обработке аудиосигнала, когда требуется только определенный диапазон звуковых частот, а остальная часть удаляется.
Эти фильтры отлично подходят для применения в гидролокаторах, приборостроении, медицине и сейсмологии.
Эти фильтры используются в системах связи для выбора конкретных сигналов из большого количества сигналов.
В результате, это все, что касается теории полосовых фильтров, включая принципиальную схему работы полосовых фильтров, различные разновидности полосовых фильтров и их применение. Из вышесказанного мы можем сделать вывод, что астрономия является одной из других областей применения этих фильтров и что эти фильтры пропускают в устройство только часть светового спектра. Эти фильтры можно использовать для определения красных смещений, поиска наклонов звезд в основной серии и т. д.
Frequently Asked Questions
Related Articles
Высокочастотные силовые устройства WBG с использованием каскадного GaN/SiC
Раскрытие потенциала трехфазных инверторов на основе полупроводников GaN для повышения производительности электромобилей
Революция в индустрии электромобилей с помощью карбида кремния
Начало работы с Raspberry Pi: руководство для начинающих
Динамическое сопротивление включения и его влияние на преобразователи мощности
Ключевая роль электронных компонентов в устройствах Интернета вещей
Исследование передового подхода к тепловому проектированию для двустороннего охлаждения силовых полупроводниковых модулей в электрических и гибридных транспортных средствах
Arduino Nano ESP32: обзор, особенности и области применения
