Παθητικά φίλτρα διέλευσης ζώνης
Παθητικά φίλτρα διέλευσης ζώνηςμπορεί να γίνει συνδέοντας ένα φίλτρο χαμηλής διέλευσης με ένα φίλτρο υψηλής διέλευσης
Το Παθητικό Φίλτρο Ζωνοπερατότητας μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την απομόνωση ή το φιλτράρισμα ορισμένων συχνοτήτων που βρίσκονται εντός μιας συγκεκριμένης ζώνης ή εύρους συχνοτήτων. Η συχνότητα αποκοπής ή το σημείο ƒc σε ένα απλό παθητικό φίλτρο RC μπορεί να ελεγχθεί με ακρίβεια χρησιμοποιώντας μόνο μία αντίσταση σε σειρά με έναν μη πολωμένο πυκνωτή και, ανάλογα με την πλευρά σύνδεσής τους, έχουμε δει ότι επιτυγχάνεται είτε ένα φίλτρο χαμηλής διέλευσης είτε ένα φίλτρο υψηλής διέλευσης.
Μια απλή χρήση αυτών των τύπων παθητικών φίλτρων είναι σε εφαρμογές ή κυκλώματα ενισχυτών ήχου, όπως σε φίλτρα διασταύρωσης ηχείων ή σε ελέγχους τόνου προενισχυτή. Μερικές φορές είναι απαραίτητο να περάσει μόνο ένα συγκεκριμένο εύρος συχνοτήτων που δεν ξεκινά από 0Hz (DC) ή δεν τελειώνει σε κάποιο ανώτερο σημείο υψηλής συχνότητας, αλλά βρίσκεται εντός ενός συγκεκριμένου εύρους ή ζώνης συχνοτήτων, είτε στενής είτε ευρείας.
Συνδέοντας ή «συνδυάζοντας» ένα μόνο κύκλωμα φίλτρου χαμηλής διέλευσης με ένα κύκλωμα φίλτρου υψηλής διέλευσης, μπορούμε να παράγουμε έναν άλλο τύπο παθητικού φίλτρου RC που διέρχεται μια επιλεγμένη περιοχή ή «ζώνη» συχνοτήτων που μπορεί να είναι είτε στενή είτε ευρεία, ενώ εξασθενεί όλες εκείνες που βρίσκονται εκτός αυτής της περιοχής. Αυτός ο νέος τύπος διάταξης παθητικού φίλτρου παράγει ένα φίλτρο επιλεκτικής συχνότητας, γνωστό κοινώς ως φίλτρο ζώνης διέλευσης ή BPF για συντομία.
Σε αντίθεση με το φίλτρο χαμηλής διέλευσης που περνάει μόνο σήματα χαμηλής συχνότητας ή το φίλτρο υψηλής διέλευσης που περνάει σήματα υψηλότερης συχνότητας, τα φίλτρα ζώνης διέλευσης περνούν σήματα εντός μιας συγκεκριμένης «ζώνης» ή «εξάπλωσης» συχνοτήτων χωρίς να παραμορφώνουν το σήμα εισόδου ή να εισάγουν επιπλέον θόρυβο. Αυτή η ζώνη συχνοτήτων μπορεί να έχει οποιοδήποτε πλάτος και είναι κοινώς γνωστή ως φίλτρα εύρους ζώνης.
Το εύρος ζώνης ορίζεται συνήθως ως το εύρος συχνοτήτων που υπάρχει μεταξύ δύο καθορισμένων σημείων αποκοπής συχνότητας (ƒc), τα οποία είναι 3dB κάτω από τη μέγιστη κεντρική ή συντονισμένη κορυφή, ενώ εξασθενούν ή αποδυναμώνουν τα άλλα εκτός αυτών των δύο σημείων.
Στη συνέχεια, για ευρέως διαδεδομένες συχνότητες, μπορούμε απλώς να ορίσουμε τον όρο «εύρος ζώνης», με το BW να είναι η διαφορά μεταξύ των σημείων χαμηλότερης συχνότητας αποκοπής (ƒcLOWER) και υψηλότερης συχνότητας αποκοπής (ƒcHIGHER). Με άλλα λόγια, BW = ƒH – ƒL. Σαφώς, για να λειτουργήσει σωστά ένα φίλτρο ζώνης διέλευσης, η συχνότητα αποκοπής του φίλτρου χαμηλής διέλευσης πρέπει να είναι υψηλότερη από τη συχνότητα αποκοπής του φίλτρου υψηλής διέλευσης.
Το «ιδανικό» φίλτρο ζώνης διέλευσης μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για την απομόνωση ή το φιλτράρισμα ορισμένων συχνοτήτων που βρίσκονται εντός μιας συγκεκριμένης ζώνης συχνοτήτων, για παράδειγμα, στην ακύρωση θορύβου. Τα φίλτρα ζώνης διέλευσης είναι γενικά γνωστά ως φίλτρα δεύτερης τάξης (διπολικά) επειδή έχουν «δύο» αντιδραστικά στοιχεία, τους πυκνωτές, στο σχεδιασμό του κυκλώματός τους. Έναν πυκνωτή στο κύκλωμα χαμηλής διέλευσης και έναν άλλο πυκνωτή στο κύκλωμα υψηλής διέλευσης.
Το παραπάνω διάγραμμα Bode ή καμπύλη απόκρισης συχνότητας δείχνει τα χαρακτηριστικά του φίλτρου ζώνης διέλευσης. Εδώ, το σήμα εξασθενεί στις χαμηλές συχνότητες, με την έξοδο να αυξάνεται με κλίση +20dB/δεκαετία (6dB/οκτάβα) μέχρι η συχνότητα να φτάσει στο "κατώτερο σημείο αποκοπής" ƒL. Σε αυτή τη συχνότητα, η τάση εξόδου είναι και πάλι 1/√2 = 70,7% της τιμής του σήματος εισόδου ή -3dB (20*log(VOUT/VIN)) της εισόδου.
Η έξοδος συνεχίζει με μέγιστο κέρδος μέχρι να φτάσει στο «ανώτερο σημείο αποκοπής» ƒH όπου η έξοδος μειώνεται με ρυθμό -20dB/δεκαετία (6dB/οκτάβα) εξασθενώντας τυχόν σήματα υψηλής συχνότητας. Το σημείο μέγιστου κέρδους εξόδου είναι γενικά ο γεωμετρικός μέσος όρος των δύο τιμών -3dB μεταξύ του κατώτερου και του ανώτερου σημείου αποκοπής και ονομάζεται τιμή «Κεντρικής Συχνότητας» ή «Κορυφής Συντονισμού» ƒr. Αυτή η γεωμετρική μέση τιμή υπολογίζεται ως ƒr 2 = ƒ(ΑΝΩ) x ƒ(ΚΑΤΩ).
Aφίλτρο ζώνης διέλευσηςθεωρείται φίλτρο δεύτερης τάξης (διπολικό) επειδή έχει "δύο" αντιδραστικά στοιχεία στη δομή του κυκλώματος, τότε η γωνία φάσης θα είναι διπλάσια από αυτή των φίλτρων πρώτης τάξης που παρατηρήθηκαν προηγουμένως, δηλαδή 180°. Η γωνία φάσης του σήματος εξόδου ΟΔΗΓΕΙ αυτήν της εισόδου κατά +90° μέχρι την κεντρική ή τη συχνότητα συντονισμού, στο σημείο όπου γίνεται "μηδέν" μοίρες (0°) ή "σε φάση" και στη συνέχεια αλλάζει σε LAG της εισόδου κατά -90° καθώς αυξάνεται η συχνότητα εξόδου.
Τα ανώτερα και κατώτερα σημεία συχνότητας αποκοπής για ένα φίλτρο ζώνης διέλευσης μπορούν να βρεθούν χρησιμοποιώντας τον ίδιο τύπο όπως και για τα φίλτρα χαμηλής και υψηλής διέλευσης, για παράδειγμα.
Οι μονάδες διατίθενται στάνταρ με θηλυκούς συνδέσμους SMA ή N ή συνδέσμους 2,92 mm, 2,40 mm και 1,85 mm για εξαρτήματα υψηλής συχνότητας.
Μπορούμε επίσης να προσαρμόσουμε το φίλτρο διέλευσης ζώνης σύμφωνα με τις απαιτήσεις σας. Μπορείτε να μπείτε στη σελίδα προσαρμογής για να παρέχετε τις προδιαγραφές που χρειάζεστε.
Ώρα δημοσίευσης: 06 Σεπτεμβρίου 2022
