ตัวกรองแบนด์พาส
กรอง bandpassหรือbandpass กรอง ( BPF ) เป็นอุปกรณ์ที่ผ่านความถี่ในช่วงหนึ่งและปฏิเสธ ( ฉุน ) ความถี่นอกช่วงที่
คำอธิบาย
ในอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์และการประมวลผลสัญญาณการกรองมักจะเป็นสองพอร์ต วงจรหรืออุปกรณ์ที่เอาส่วนประกอบความถี่ของสัญญาณ (แรงดันไฟฟ้าสลับหรือปัจจุบัน) ตัวกรองแบนด์พาสช่วยให้ผ่านส่วนประกอบในแถบความถี่ที่ระบุ เรียกว่าpassbandแต่บล็อกส่วนประกอบที่มีความถี่สูงหรือต่ำกว่าแบนด์นี้ ซึ่งตรงกันข้ามกับตัวกรองความถี่สูงผ่านซึ่งอนุญาตผ่านส่วนประกอบที่มีความถี่สูงกว่าความถี่เฉพาะ และตัวกรองความถี่ต่ำผ่านซึ่งอนุญาตผ่านส่วนประกอบที่มีความถี่ต่ำกว่าความถี่เฉพาะ ในการประมวลผลสัญญาณดิจิตอลซึ่งสัญญาณที่แสดงด้วยตัวเลขดิจิทัลจะถูกประมวลผลโดยโปรแกรมคอมพิวเตอร์ ตัวกรองแบนด์พาสเป็นอัลกอริธึมของคอมพิวเตอร์ที่ทำหน้าที่เดียวกัน คำว่า band-pass filter ยังใช้สำหรับฟิลเตอร์ออปติคัลแผ่นวัสดุสีที่ยอมให้ผ่านแถบความถี่แสงเฉพาะ มักใช้ในการถ่ายภาพและแสงในโรงละคร และฟิลเตอร์อคูสติกที่ยอมให้ผ่านคลื่นเสียงในแถบความถี่เฉพาะ
ตัวอย่างของตัวกรองแบนด์พาสอิเล็กทรอนิกส์แบบอะนาล็อกคือวงจร RLC ( ตัวต้านทาน – ตัวเหนี่ยวนำ – วงจรตัวเก็บประจุ ) ฟิลเตอร์เหล่านี้ยังสามารถสร้างขึ้นโดยการรวมlow-pass filterมีสูงผ่านการกรอง [1]
สัญญาณ bandpassเป็นสัญญาณที่มีวงดนตรีของความถี่ที่ไม่ได้อยู่ติดกับความถี่ในศูนย์ดังกล่าวเป็นสัญญาณที่ออกมาจากตัวกรอง bandpass [2]
ตัวกรองแบนด์พาสในอุดมคติจะมีแบนด์แบนด์โดยสมบูรณ์: ความถี่ทั้งหมดภายในพาสแบนด์จะถูกส่งผ่านไปยังเอาต์พุตโดยไม่มีการขยายหรือลดทอน และจะลดทอนความถี่ทั้งหมดภายนอกพาสแบนด์โดยสมบูรณ์
ในทางปฏิบัติ ไม่มีตัวกรอง bandpass ที่เหมาะ ตัวกรองไม่ลดทอนความถี่ทั้งหมดที่อยู่นอกช่วงความถี่ที่ต้องการอย่างสมบูรณ์ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง มีบริเวณที่อยู่นอก passband ที่ตั้งใจไว้ซึ่งความถี่จะถูกลดทอน แต่ไม่ปฏิเสธ สิ่งนี้เรียกว่าตัวกรองโรลออฟและมักจะแสดงเป็นdBของการลดทอนต่ออ็อกเทฟหรือทศวรรษของความถี่ โดยทั่วไป การออกแบบตัวกรองพยายามที่จะทำให้ม้วนออกแคบที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ ซึ่งช่วยให้ตัวกรองทำงานใกล้เคียงกับการออกแบบที่ต้องการมากที่สุด บ่อยครั้งนี้จะประสบความสำเร็จที่ค่าใช้จ่ายในการส่งวงดนตรีหรือหยุดวงระลอก
แบนด์วิดธ์ของตัวกรองเป็นเพียงความแตกต่างระหว่างบนและล่างความถี่ตัด รูปร่างแฟคเตอร์คืออัตราส่วนของแบนด์วิดท์ที่วัดโดยใช้ค่าการลดทอนสองค่าที่แตกต่างกันเพื่อกำหนดความถี่คัทออฟ เช่น แฟคเตอร์รูปร่าง 2:1 ที่ 30/3 dB หมายถึงแบนด์วิดท์ที่วัดระหว่างความถี่ที่ 30 dB การลดทอนเป็นสองเท่าของที่วัดระหว่างความถี่ ที่การลดทอน 3 เดซิเบล
ปัจจัย Q
กรองผ่านแถบสามารถลักษณะของQปัจจัย Q -factor เป็นซึ่งกันและกันของแบนด์วิดธ์เป็นเศษส่วน ตัวกรองhigh- Qจะมี passband แคบ และตัวกรองlow- Qจะมี passband กว้าง เหล่านี้เรียกว่าตัวกรอง แถบแคบและแถบกว้างตามลำดับ
แอปพลิเคชัน
ตัวกรองแบนด์พาสใช้กันอย่างแพร่หลายในเครื่องส่งและเครื่องรับไร้สาย หน้าที่หลักของตัวกรองดังกล่าวในเครื่องส่งสัญญาณคือการจำกัดแบนด์วิดท์ของสัญญาณเอาท์พุตไปยังย่านความถี่ที่จัดสรรไว้สำหรับการส่งสัญญาณ เพื่อป้องกันไม่ให้เครื่องส่งไปรบกวนสถานีอื่น ในเครื่องรับ ตัวกรองแบนด์พาสช่วยให้สัญญาณภายในช่วงความถี่ที่เลือกสามารถได้ยินหรือถอดรหัส ในขณะที่ป้องกันสัญญาณที่ความถี่ที่ไม่ต้องการไม่ให้ผ่านเข้ามา สัญญาณที่ความถี่นอกย่านความถี่ที่เครื่องรับปรับจูนอยู่ สามารถทำให้อิ่มตัวหรือทำให้เครื่องรับเสียหายได้ นอกจากนี้ยังสามารถสร้างผลิตภัณฑ์ผสมที่ไม่ต้องการซึ่งอยู่ในวงดนตรีและรบกวนสัญญาณที่น่าสนใจ เครื่องรับ Wideband มีความอ่อนไหวต่อการรบกวนดังกล่าวเป็นพิเศษ[3] ตัวกรองแบนด์พาสยังปรับอัตราส่วนสัญญาณต่อสัญญาณรบกวนและความไวของเครื่องรับให้เหมาะสมอีกด้วย
ทั้งในแอปพลิเคชันการส่งและรับ ตัวกรองแบนด์พาสที่ออกแบบมาอย่างดี มีแบนด์วิดท์ที่เหมาะสมที่สุดสำหรับโหมดและความเร็วของการสื่อสารที่ใช้ เพิ่มจำนวนตัวส่งสัญญาณที่มีอยู่ในระบบให้สูงสุด ในขณะที่ลดการรบกวนหรือการแข่งขันระหว่างสัญญาณ
ด้านนอกของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์และการประมวลผลสัญญาณหนึ่งในตัวอย่างของการใช้ตัวกรองผ่านแถบที่อยู่ในวิทยาศาสตร์ในชั้นบรรยากาศ เป็นเรื่องปกติที่จะกรองข้อมูลอุตุนิยมวิทยาล่าสุดที่มีช่วงความถี่ผ่านแบนด์พาสเช่น 3 ถึง 10 วัน เพื่อให้มีเพียงพายุไซโคลนเท่านั้นที่ยังคงมีความผันผวนในฟิลด์ข้อมูล
ตู้ลำโพง
คอมพาวด์หรือแบนด์พาส
ตัวกรองแบนด์พาสไฟฟ้าอันดับที่ 4 สามารถจำลองได้โดยกล่องที่มีช่องระบายอากาศ โดยที่ส่วนสนับสนุนจากด้านหน้าด้านหลังของกรวยคนขับถูกขังอยู่ในกล่องที่ปิดสนิท และการแผ่รังสีจากพื้นผิวด้านหน้าของกรวยจะเข้าไปในห้องที่มีช่องสัญญาณ สิ่งนี้จะปรับเปลี่ยนเสียงสะท้อนของไดรเวอร์ ในรูปแบบที่ง่ายที่สุด กล่องหุ้มแบบผสมมีสองห้อง ผนังกั้นระหว่างห้องเก็บคนขับ โดยทั่วไปจะมีเพียงห้องเดียวเท่านั้นที่ถูกย้าย
หากกล่องหุ้มที่แต่ละด้านของวูฟเฟอร์มีพอร์ตอยู่ภายใน กล่องหุ้มจะให้การตอบสนองแบนด์พาสลำดับที่ 6 การออกแบบเหล่านี้ยากกว่ามาก และมีแนวโน้มที่จะอ่อนไหวต่อคุณลักษณะของผู้ขับขี่เป็นอย่างมาก เช่นเดียวกับในกล่องหุ้มแบบรีเฟล็กซ์อื่นๆ พอร์ตอาจถูกแทนที่โดยพาสซีฟเรดิเอเตอร์ ถ้าต้องการ
กล่องแบนด์พาสลำดับที่แปดเป็นอีกรูปแบบหนึ่งที่มีช่วงความถี่แคบเช่นกัน มักใช้เพื่อให้ได้ระดับความดันเสียงซึ่งในกรณีนี้จะใช้โทนเสียงเบสของความถี่เฉพาะกับเสียงดนตรีอื่นๆ พวกมันซับซ้อนในการสร้างและต้องทำค่อนข้างแม่นยำเพื่อให้ทำงานได้เกือบตามที่ตั้งใจไว้ [4]
เศรษฐศาสตร์
ตัวกรองแบนด์พาสยังใช้นอกสาขาวิชาที่เกี่ยวข้องกับวิศวกรรมได้อีกด้วย ตัวอย่างชั้นนำคือการใช้ตัวกรองแบนด์พาสเพื่อแยกองค์ประกอบวงจรธุรกิจในอนุกรมเวลาทางเศรษฐกิจ สิ่งนี้แสดงให้เห็นได้ชัดเจนยิ่งขึ้นถึงการขยายตัวและการหดตัวของกิจกรรมทางเศรษฐกิจที่ครอบงำชีวิตของประชาชนและผลการดำเนินงานของบริษัทที่หลากหลาย จึงเป็นที่สนใจของนักเศรษฐศาสตร์และผู้กำหนดนโยบายในวงกว้าง
ข้อมูลทางเศรษฐศาสตร์มักมีคุณสมบัติทางสถิติที่แตกต่างจากข้อมูลในทางวิศวกรรมไฟฟ้า เป็นเรื่องปกติมากที่นักวิจัยจะใช้วิธีการดั้งเดิมโดยตรง เช่น ตัวกรอง "ในอุดมคติ" ซึ่งมีฟังก์ชันอัตราขยายที่คมชัดอย่างสมบูรณ์แบบในโดเมนความถี่ อย่างไรก็ตาม ในการทำเช่นนั้น อาจเกิดปัญหามากมายซึ่งอาจทำให้เกิดการบิดเบือนและทำให้เอาต์พุตของตัวกรองทำให้เข้าใจผิดอย่างมาก ในกรณีที่เรียบง่ายและเจ็บปวด การใช้ตัวกรอง "ในอุดมคติ" กับสัญญาณรบกวนสีขาว (ซึ่งอาจแสดงถึงการเปลี่ยนแปลงของราคาหุ้น) ทำให้เกิดวงจรที่ผิดพลาด การใช้ระบบการตั้งชื่อ "ในอุดมคติ" โดยปริยายเกี่ยวข้องกับสมมติฐานที่ผิดพลาดอย่างมาก ยกเว้นในโอกาสที่หายาก อย่างไรก็ตาม การใช้ตัวกรอง "ในอุดมคติ" ยังคงเป็นเรื่องปกติ แม้ว่าจะมีข้อจำกัดที่ร้ายแรงของตัวกรองและโอกาสในการหลอกลวงที่สำคัญ
โชคดีที่มีตัวกรองแบนด์พาสที่หลีกเลี่ยงข้อผิดพลาดดังกล่าว ปรับให้เข้ากับชุดข้อมูลที่มีอยู่ และให้ผลการประเมินที่แม่นยำยิ่งขึ้นเกี่ยวกับความผันผวนของวัฏจักรธุรกิจในชุดเศรษฐกิจที่สำคัญ เช่น GDP จริง การลงทุน และการบริโภค ส่วนประกอบย่อย งานแรกๆ ที่ตีพิมพ์ในบทวิจารณ์เศรษฐศาสตร์และสถิติในปี พ.ศ. 2546 ได้จัดการประเภทของข้อมูล (สุ่มมากกว่าที่จะกำหนด) ที่เกิดขึ้นในทางเศรษฐศาสตร์มหภาคได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น ในบทความนี้เรื่อง "ตัวกรองตามแบบจำลองทั่วไปสำหรับการดึงแนวโน้มและวัฏจักรในอนุกรมเวลาทางเศรษฐกิจ" แอนดรูว์ ฮาร์วีย์และโธมัส ทริมเบอร์ได้พัฒนากลุ่มตัวกรองความถี่ผ่านคลื่นความถี่แบบปรับได้ สิ่งเหล่านี้ได้ถูกนำมาใช้อย่างประสบความสำเร็จในสถานการณ์มากมายที่เกี่ยวข้องกับการเคลื่อนไหวของวัฏจักรธุรกิจในหลายประเทศในเศรษฐกิจระหว่างประเทศ
ช่องอื่นๆ
ในด้านประสาทวิทยา , ภาพเยื่อหุ้มสมอง เซลล์ที่เรียบง่ายมีการแสดงเป็นครั้งแรกโดยเดวิด HubelและTorsten วีเซลจะมีคุณสมบัติการตอบสนองที่มีลักษณะคล้ายฟิลเตอร์บอร์ซึ่งเป็นวงดนตรีผ่าน [5]
ในทางดาราศาสตร์ฟิลเตอร์ band-pass จะใช้เพื่อให้สเปกตรัมแสงเพียงส่วนเดียวเท่านั้นในเครื่องดนตรี ตัวกรองแบนด์พาสสามารถช่วยในการค้นหาว่าดาวอยู่ที่ใดในลำดับหลัก การระบุการเปลี่ยนสีแดงและแอปพลิเคชันอื่นๆ อีกมากมาย
ดูเพิ่มเติม
อ้างอิง
- ^ ER Kanasewich (1981) Tcime วิเคราะห์ลำดับเบสในธรณีฟิสิกส์ มหาวิทยาลัยอัลเบอร์ตา. NS. 260. ISBN 0-88864-074-9.
- ^ เบลล์เอ Shenoi (2006) รู้เบื้องต้นเกี่ยวกับการประมวลผลสัญญาณดิจิตอลและการออกแบบตัวกรอง จอห์น ไวลีย์ แอนด์ ซันส์. NS. 120. ISBN 978-0-171-46482-2.
- ^ "A Primer on RF Filters for Software-defined Radio" . ซอฟท์แววิทยุที่กำหนดแบบย่อ 24 กุมภาพันธ์ 2563 . สืบค้นเมื่อ25 กุมภาพันธ์ 2020 .
- ^ "ซับวูฟเฟอร์กรอบ, หกและแปดสั่งซื้อ / แบบสะท้อนเสียงเบสและ Bandpass"
- ↑ นอร์มัน สจ๊วต ซัทเทอร์แลนด์ (1979) บทความกวดวิชาจิตวิทยา Lawrence Erlbaum Associates. NS. 68. ISBN 0-270-26652-X.
ลิงค์ภายนอก
สื่อที่เกี่ยวข้องกับตัวกรอง Bandpassที่ Wikimedia Commons
| ทั่วไป | |
|---|---|
| ห้องสมุดแห่งชาติ | |
| อื่น | |
