Juostos pralaidumo filtrai: principai, tipai ir taikymas radijo ryšiuose bei optikoje
Jei kada nors naudojote raciją, turite žinoti, koks gali būti erzinantis triukšmas ir trukdžiai. Ir vienas dalykas, kurio trokšta visi racijos vartotojai, yra sklandus ir aiškus bendravimas. Jūs nenorite, kad kiti kalbėtų per jūsų pokalbį. Vietoj to, jūs norite bendrauti be pertrūkių, o būtent čia atsiranda pralaidumo filtrai. Yra keletas būdų, kaip pagerinti ryšio diapazoną ir sumažinti triukšmą bei trukdžius. Filtrai yra vienas iš jų.
Kas yra juostos pralaidumo filtras
Prekės ženklo leidimo filtrai (BPF) leidžia filtruoti konkrečius dažnius. Taip elgdamasi tik norimą Dažnių diapazonas praeina per filtrą. Juostos pralaidumas tiesiog priima tam tikrą dažnių diapazoną ir atmeta bet kokį kitą dažnį už šio diapazono ribų. Pralaidumo filtrai turi aukšto ir žemo dažnio išjungimus. Jie taip pat sudaryti iš aukšto ir žemo dažnio filialų. Aukšto dažnio filtras blokuoja dažnius, esančius virš ribinės ribos, o žemųjų dažnių filtras blokuoja dažnius, esančius žemiau ribinės ribos. Taigi jūsų racija leis signalus tik iš tarpinių dažnių. Priimtas dažnių diapazonas vadinamas pralaidumo juosta. Tačiau dažniai, esantys už pralaidumo juostos pločio, vadinami stabdymo juostomis.
Juostinių pralaidumo filtrų tipai
Yra du pagrindiniai dažnių juostos filtrų tipai:
- Aktyvūs juostos pralaidumo filtrai - aktyvus dažnių juostos filtras naudoja operacinį stiprintuvą. Jį sudaro trys dalys: aukšto dažnio filtras, operatyvinis stiprintuvas ir žemų dažnių filtras. Operatyviniai stiprintuvai sustiprina signalus pralaidumo ribose. Taigi jis geriau slopina signalus, esančius už dažnio ribos. Dėl operatyvinio stiprintuvo aktyvusis filtras ypač tinka prasto signalo srityse. Nors tai yra labai naudinga, neigiamas aspektas yra tas, kad aktyviam filtrui reikės maitinimo šaltinio, kad jis veiktų.
- Pasyvieji juostos pralaidumo filtrai - pasyvieji filtrai naudoja rezistorius, induktorius ir kondensatorius be operacinio stiprintuvo. Jie naudoja mažiau energijos, dažnai naudojami radijo stotyse dėl savo paprastumo ir mažo energijos suvartojimo. Jie gali būti RC (rezistorių-kondensatorių) arba LC (induktoriaus-kondensatoriaus) filtrai: RC filtrai yra paprasti ir ekonomiški, bet gali neprilygti DA dažnio selektyvumui bei signalo ir triukšmo santykiui; LC filtrai geresni dažnio selektyvumu ir mažesniais įterpimo nuostoliais, bet sudėtingesni ir brangesni.
Aktyvūs filtrai
Kaip minėta, aktyvieji filtrai naudoja operatyvinius stiprintuvus, todėl gali sustiprinti signalus perdavimo juostoje ir užtikrinti geresnį dažnio selektyvumą. Tačiau jie reikalauja maitinimo šaltinio ir yra sudėtingesni bei brangesni.
Pasyvieji filtrai
Kaip jau minėta, pasyvūs filtrai naudoja mažiau energijos ir dažnai randami radijo ryšiuose dėl savo paprastumo. RC filtrai pasižymi paprastu dizainu ir ekonomija, o LC filtrai siūlo geresnį dažnio selektyvumą ir mažesnius įterpimo nuostolius, nors ir didesnę kainą bei sudėtingumą.
Pralaidumo filtro funkcijos
Signalo filtravimo procesas apima kelis žingsnius: Signalo priėmimas, Signalo filtravimas, Signalo stiprinimas (jei aktyvus filtras), Signalo išvedimas. Pagrindinė filtro funkcija yra blokuoti nepageidaujamus signalus racijose, sumažinant trukdžius ir pagerinant aiškumą. Taip pat galima pasirinkti ir derinti kanalų dažnius, reguliuojant komponentus (kintamuosius kondensatorius ir induktorius), kad nustatytumėte norimą dažnių juostos plotį. Triukšmo mažinimas ir trikdžių šalinimas pasiekiamas izoliuojant pralaidumą nuo pageidaujamo signalo diapozo.
Filtro roll-off ir pritaikymas
Geras dažnių juostos pralaidumo filtras sumažina ribą iki pakeliamo minimumo, kad filtras veiktų kuo arčiau laukiamo rezultato. Juostinių pralaidumo filtrų pranašumai radio imtuvuose apima pagerintą signalo aiškumą, patobulintą ryšio diapazoną ir mažesnį gretutinių trikdžių skaičių. Taip pat pasakojama apie baterijos efektyvumą: juostos pralaidumo filtrai, ypač pasyvieji, mažina energijos suvartojimą ir prailgina radijo veikimo laiką.
Veiksniai renkantis raciją su pralaidumo filtru
- Juostos pločio filtrų pasirinkimas - siauras užtikrina geresnį selektyvumą, platus - aiškesnį garsą, bet didesnę jautrumą trikdžiams.
- Formos koeficientas - mažesnis formos koeficientas suteikia ryškesnį perėjimą tarp praėjimo ir stabdymo juostų, tačiau gali būti brangesnis ir sudėtingesnis.
- Įdėjimo praradimas - mažesnis įterpimo nuostolis reiškia stipresnį išvesties signalą ir geresnį našumą, bet kartais reikalingas kompromisas tarp stiprumo ir filtravimo kokybės.
- Suderinamumas su racijos modeliais - įsitikinkite, kad filtras veiktų su jūsų racijos modeliu.
Dažnos problemos ir patarimai
Dažnos problemos: prasta garso kokybė, sumažėjęs ryšio diapazonas, padidėjęs triukšmas ar trukdžiai. Patarimai: tikrinkite filtro komponentų vertes, įsitikinkite, kad filtrą nustatėte į norimą pralaidumą, stebėkite ar nėra sugedusių dalių, išbandykite kitą dažnių juostos filtrą. Jei problemos neišnyksta, kreipkitės į specialistus ar gamintoją.
Taikymas optinėje srityje: 650 nm juostos pralaidumo filtrai
650 nm juostos pralaidumo filtrai yra plačiai naudingi optiniuose matavimuose ir tyrimuose. Jie užtikrina maksimalų šviesos pralaidumą pačiame 650 nm diapazone, turi siaurą juostos plotį ir ryškų ribų perėjimą. Tokie filtrai itin svarbūs izoliuoti ir matuoti šviesos pralaidumą ar sugertį spektro diapazone. Pavyzdžiui, juostos pralaidumo filtrai naudojami gliukozės matavimui kraujo mėginiuose, kuriant neinvazinius matavimo prietaisus. Taip pat taikomi optiniam jutimui, spectroscopy, lazerinei technikai, astrofizikai, pluošto optikos komunikacijai ir biologijai.
Nors 650 nm filtrai dažnai pristatomi kaip plašiai taikomi, būtina įvertinti konkrečias taikymo sąlygas ir pasirinkti filtrą su tinkamu pločiu, formos koeficientu ir nusileidimo charakteristikomis. Vienas iš patikimų gamintojų 650 nm juostos pralaidumo filtrams yra UVWAVETEK, kitas - Realpoo. Taip pat reikia atsižvelgti į filtrų nusileidimą dB per dešimtmetį ir galimą raibuliavimą, kai juosta tampa siauresnė.
Pralaidumo filtro praktiniai įdėjimai ir platus naudojimas
Juostos pralaidumo filtrai yra esminiai optinių sistemų įrankiai: fluorensinės mikroskopijos, spektra, klinikinė chemija, vaizdinimo technologijos ir kt. Filtrai leidžia tiksliai valdyti šviesos bangos ilgius, išskiriant tikslinamos medžiagos optinę savybę. Filtrų sistema gali būti taikoma skirtingiems substratams, o keli filtrai su skirtingais ribiniais bangos ilgio gali sudaryti filtrų rinkinį su skirtingu pusės pločiu ir didžiausiu bangos ilgiu.
Išvada kalbant apie praktinį naudojimą: juostos pralaidumo filtrai padeda išgauti tikslų signalą iš aplinkos triukšmo, pritaikyti konkretiems dažniams ir pagerinti ryšio arba matavimo tikslumą. Juostos pralaidumo filtrų pasirinkimas priklauso nuo norimo pločio, formos koeficiento bei įterpimo nuostolių balansavimo.
tags: #netolygumai #filtro #pralaidumo #juostose
