Filtre

Filtre sú elektronické obvody alebo algoritmy, ktoré umožňujú prepúšťať len určité frekvenčné zložky signálu a ostatné potláčajú. V telekomunikáciách sú nevyhnutné, pretože: oddeľujú kanály, potláčajú šum, formujú spektrum a chránia prijímač pred rušením mimo pásma.

Intuícia:
Signál sa skladá z rôznych frekvencií. Filter je „frekvenčné sito“ – niektoré frekvencie prepustí, iné zoslabí (útlm). Najčastejšie sa filter popisuje prenosom |H(f)| a fázou ∠H(f).

Základné typy filtrov

Dolná priepusť (Low-Pass, LPF/DP) – prepúšťa nízke frekvencie, potláča vysoké (napr. odfiltrovanie šumu).
Horná priepusť (High-Pass, HPF/HP) – prepúšťa vysoké frekvencie, potláča nízke (napr. odstránenie DC zložky).
Pásmová priepusť(Band-Pass, BPF/PP) – prepúšťa len určité frekvenčné pásmo (napr. v rádiovej komunikácii).
Pásmová zádrž (Band-Stop, BSF/PZ) – potláča úzke pásmo, zvyšok spektra prepúšťa (napr. odstraňovanie brumu 50 Hz – „notch“).

Schémy LC filtrov

Dolná priepusť

Obrázok 2 T článok dolnej priepuste — **Obrázok 2:** T-článok dolnej priepuste

Obrázok 3 π článok dolnej priepuste — **Obrázok 3:** π-článok dolnej priepuste

Horná priepusť

Obrázok 5 T článok hornej priepuste — **Obrázok 5:** T-článok hornej priepuste

Obrázok 6 π článok hornej priepuste — **Obrázok 6:** π-článok hornej priepuste

Pásmová priepusť a pásmová zádrž

Obrázok 7 Pásmová priepusť — **Obrázok 7:** Pásmová priepusť – kaskáda DP a HP

Obrázok 8 Pásmová zádrž — **Obrázok 8:** Pásmová zádrž – paralelné spojenie

Amplitúdovo-frekvenčné charakteristiky jednotlivých typov filtrov

Typické amplitúdové charakteristiky filtrov

Typické amplitúdové charakteristiky: DP, HP, PP a PZ

Výpočty L a C (T/π článok)

Dolná priepusť

Horná priepusť

Základné pojmy

Rezné frekvencie
Hraničné frekvencie pásma. Často sa definujú pri útlme -3 dB.

Prechodové pásmo
Oblasť medzi prepúšťaním a útlmom. Čím užšie, tým náročnejší filter.

Rád filtra
Vyšší rád = ostrejší prechod, ale zložitejšia realizácia a viac fázového skreslenia.

Skupinové oneskorenie
Dôležité pri impulzoch/digitálnych signáloch (aby sa nedeformoval tvar).

Extra animácia: signál so šumom → po filtri

Vľavo je „užitočný“ signál so šumom (rýchle kmity). Vpravo je ten istý signál po jednoduchom dolno-priepustnom vyhladení (moving average), ktoré potláča vysokofrekvenčný šum.

⬅ Späť na úvod