Notch Filter: 19 faktů, které byste měli vědět

V tomto článku budeme studovat podrobnosti o filtrech zářezů.

Definice zářezového filtru

Než budeme podrobně diskutovat o filtru zářezů, zjistíme jeho definici. Filtr zářezu lze definovat jako zastavení pásma, které má velmi úzkou frekvenční šířku pásma. Velká hloubka, vysoce kvalitní faktor a ostrost v pásmovém odmítnutí charakterizují zářezový filtr. Existuje několik druhů zářezových filtrů, o kterých si povíme později.

Podívejte se na tyto dva články, kde najdete další podrobnosti -

Rovnice zářezového filtru

Níže jsou uvedeny některé důležité rovnice zářezového filtru.

• HF cut-off LPF: f_L = 1 / (2 * R._LP * C._LP *π)
• Mezní hodnota LF pro HPF: f_H = 1 / (2 * R._HP * C._HP *π)
• Faktor kvality zářezového filtru: Q = fr / Šířka pásma

Jak funguje zářezový filtr?

Práce se zářezovým filtrem

Filtr zářezu má stejný pracovní princip jako filtr odmítnutí pásma. Umožňuje všechny ostatní frekvenční složky signálu a blokuje specifikovanou úzkou šířku pásma. U pasivního designu hraje roli při řízení frekvence odporová, kapacitní a indukční reaktance.

Graf zářezového filtru | Fázová odezva zářezového filtru

Následuje graf zářezového filtru.

Filtr zářezů Q

Q zářezového filtru je velmi důležitý parametr. Q nebo faktor kvality Notch filtru je dán následující rovnicí: Střední frekvence / šířka pásma. Q je měření selektivity filtru.

Střední frekvence je Notch Frequency a je to střední frekvence passband.

Aplikace filtrů se zářezy | Použití zářezového filtru

Existuje několik aplikací různých druhů zářezových filtrů. Pojďme si o některých z nich promluvit.

• Komunikační systémy: Notch-Filters je jedním z důležitých prvků vybavení komunikačního systému. Existuje vysoká pravděpodobnost, že signály zprávy budou v dlouhodobé komunikaci rušeny harmonickými zvuky. Vrubové filtry eliminují hluk.
• Zvukové inženýrství: Jednou ze základních součástí zvukového inženýrství je zářezový filtr. Eliminace hluku, hroty jsou některé z úkolů prováděných zářezovým filtrem.
• Lékařské inženýrství: Filtry se zářezy byly použity v lékařském inženýrství. Čtení EEG není možné bez zářezového filtru.
• Zpracování digitálních signálů: Filtry zářezu mají aplikace ve zpracování digitálního signálu. Filtr zářezu je důležitý, když je potřeba smíchat signál nebo podmínku eliminace určité frekvenční složky.
• Digitální zpracování obrazu: Filtry zářezů pomáhají eliminovat šumy z digitálních obrázků.
• Optické aplikace: Filtry se zářezy mají použití v optických aplikacích. Blokování určité vlnové délky světla se provádí specifickými optickými zářezovými filtry.

Zářezový filtr EEG

EEG nebo elektroencefalogram je velmi důležitý proces v lékařských vědách. Pro zobrazení výstupních dat produkovaných strojem se používá několik filtrů. Bez filtrů je zcela nemožné číst hodnoty.

Při čtení EEG se používají tři druhy filtrů. Jsou to – horní propust, dolní propust a zářezový filtr. Vysokofrekvenční filtr odfiltruje vysokofrekvenční složky, zatímco dolní propust proveďte totéž pro běžné frekvenční složky. Notch-filtry odfiltrují určitý daný frekvenční rozsah.

Zejména dodávaná frekvence AC interferuje s odečty EEG. Zářezový filtr takové rušení odstraňuje. Pro Severní Ameriku je napájecí frekvence 60 Hz, proto se používá zářezový filtr 60 Hz. V Indii a dalších zemích, kde je napájecí frekvence 50 Hz, se používá zářezový filtr 50 Hz.

Optimální zářezový filtr při zpracování obrazu

U digitálních obrazů existují určité druhy periodických zvuků. Zvuky se opakují a jsou nežádoucí. Vytvářejí určité vzory a špatně ovlivňují obraz. Jedním z řešení problému je optimální zářezový filtr.

Nejprve se určí kmitočet šumu, pak zářezový filtr produkuje opakující se šum a produkuje se výstup s menším šumem.

Funkce přenosu zářezového filtru

Následující výraz dává přenosová funkce zářezového filtru -

Zde wz označuje nulovou kruhovou frekvenci, zatímco wp označuje pólovou kruhovou frekvenci. Nakonec q znamená faktor kvality zářezového filtru.

Jak používat zářezový filtr?

Když je potřeba odmítnout určité úzké pásmo frekvence, použije se zářezový filtr. Po každém zdroji, ze kterého je třeba eliminovat signál, se umístí zářezový filtr. Ve většině případů je filtr nastaven jako úplně poslední součást kteréhokoli obvodu.

Rozdíl mezi zářezovým filtrem a pásmovým filtrem

Filtr zářezu je jedním typem filtru bandstop. Jediný rozdíl mezi pásmovým zastavovacím filtrem a zářezovým filtrem je v tom, že zářezový filtr má užší šířku pásma než normální pásmový filtr.

Filtr Bandpass vs Notch

Mezi pásmovým filtrem a zářezovým filtrem existují určité rozdíly. Pojďme je rozpracovat.

Filtr proti zářezu

Filtry zářezu odmítají velmi úzkou šířku pásma signálů a umožňují další součásti tohoto signálu. Stejný, ale opačný úkol se provádí pomocí pásmových filtrů. Filtry pásmové propusti umožňují procházet určitým pásmem frekvence a blokovat různé části pohybu.

Vlastnosti zářezového filtru

Některé z atributů zářezového filtru -

• Úzká šířka pásma
• Vysoká hodnota Q.
• Velká hloubka

Vysoký zářezový filtr q

Zářezové filtry Twin T mohou poskytovat velmi dobrou hloubku, téměř nekonečnou. Pokud je do sítě přidán sledovač napětí LM102, získá Q obvodu prudký nárůst z 0.3 na 50. Takto je dosaženo vysokého Q.

Zisk zářezového filtru

Zisk zářezového filtru lze vypočítat pomocí následující rovnice.

Koeficienty zářezového filtru

Koeficienty zářezového filtru se označují jako koeficienty přenosových funkcí.

Zde wz označuje nulovou kruhovou frekvenci, zatímco wp označuje pólovou kruhovou frekvenci. Nakonec q znamená faktor kvality zářezového filtru.

Funkce přenosu zářezového filtru v doméně

Následující výraz udává přenosovou funkci zářezového filtru -

Různé typy zářezových filtrů

Aktivní zářezový filtr

Aktivní zářezový filtr je kombinovaný obvod dvou samostatných okruhů. Například připojení dolní propusti a horní propusti v paralelním zapojení a přidání an operační zesilovač pro účely zesílení bude fungovat jako aktivní vrubový filtr.

Inverzní zářezový filtr

Inverzní zářezový filtr je speciální typ zářezového filtru, který má nekonečnou impulsní odezvu. Inverzní zářezové filtry jsou velmi užitečné při lékařském zpracování obrazu, kde je potřeba eliminovat úzkopásmové signály. Inverzní zářezové filtry dělají práci efektivně.

Dutinový zářezový filtr

Zářezové filtry jsou speciální typ dutinového filtru. Dutinové filtry umožňují určité úzké pásmo frekvence. Můžeme tedy říci, že práce je stejná jako zářezové filtry. Proto se často dutinové filtry a zářezové filtry nazývají zářezové filtry.

Nastavitelný zářezový filtr | Adaptivní zářezový filtr

Nastavitelné zářezové filtry jsou také laditelné zářezové filtry. Jeden může upravit frekvenci podle potřeby. Některé z nastavitelných zářezových filtrů jsou ve zvukovém inženýrství velmi důležité.

Nastavitelný q zářezový filtr

Nastavitelné q zářezové filtry mohou změnit hodnotu Q zářezového filtru. Proto je Q velmi důležitým parametrem filtru.

Nastavitelná hodnota Q je potřebná pro oddělení zvukového inženýrství.

Pásmový zářezový filtr | Zápustný pásmový filtr

Zářezové filtry jsou speciální typ pásmového filtru. Filtry pásma propustí určité pásmo frekvence. U pásmových filtrů může být teoreticky dán libovolný rozsah nábojů požadovaným designem. Ale v pásmových filtrech je rozsah pásma obvykle užší než obvykle.

Zářezový filtr VST

VST je plugin obálky filtru. Obálka poskytuje filtru několik okrajů. VST zářezové filtry nabízejí mnoho výhod, jako je velmi jemné míchání zvuků atd.

Filtr FM Notch

FM notch-filtry popř Frekvenční modulace Notch-filtry jsou některé z důležitých nástrojů pro softwarově definovaná rádia. I tyto filtry učinily softwarově definovaná rádia populární. Pomáhá také v rádiové komunikaci.

Nastavitelný zářezový filtr fm

Laditelné zářezové filtry FM jsou speciální druh zářezových filtrů, které mohou upravit střední frekvenci podle potřeby aplikací. Není třeba znovu říkat, že filtry FM potřebují laditelné filtry, protože je třeba zablokovat několik kmitočtových pásem před signálem v pásmu FM.

RF zářezový filtr

RF nebo vysokofrekvenční zářezové filtry se používají k odmítnutí pouze jedné frekvence z daného frekvenčního pásma. RF zářezové filtry mají obecně Q. Základní RF filtry jsou navrženy z nízkoprůchodových filtrů, aby se dosáhlo vysoké účinnosti. Jejich převedení na zářezový filtr je však náročný proces a vyžaduje vysokou úroveň opatrnosti a účinnosti. 

Nastavitelný zářezový filtr RF

Stejně jako ostatní laditelné zářezové filtry může i laditelný rf zářezový filtr upravit frekvenční pásmo podle potřeby.

60 Hz zářezový filtr EEG

EEG nebo Electro-Encephalograph Machines má vestavěný 60 Hz zářezový filtr. Horní propusti a dolní propusti filtry jsou stanoveny na jejich nejvyšší a nejnižší kalibraci.

Co je 60 Hz filtr? Klikněte zde!

60Hz zářezový filtr IC

K dispozici je připravený integrovaný filtr IC, který minimalizuje obvod. Obsahuje jeden dolní propust a jeden horní propust a jeden operační zesilovač pro shrnutí výstupů obou filtrů. Nejoblíbenější integrovaný obvod se zářezovým filtrem 60 Hz od společnosti Texas Instruments je UAF42.

Ciobvod 60 Hz filtru… Klikněte zde!

50 Hz zářezový filtr

50 Hz zářezový filtr může odmítnout 50 Hz signál tím, že udržuje sílu pohybu téměř neporušenou. Pokud je nutné pásmo 50 Hz přesně odmítnout, je zapotřebí 50 Hz zářezový filtr.

50 Hz obvod zářezového filtru

Obvod 50 Hz lze navrhnout s použitím stejné frekvence zářezového filtru 60 Hz, jak je uvedeno výše. Některé typické hodnoty pro vytvoření 50 Hz filtru jsou uvedeny níže. C = 47 nano-farad, odpor R1, R2 = 10 kiloohmů, R3, R4 = 68 kiloohmů.

spínaný zářezový filtr kondenzátoru

Přepínaný zářezový filtr kondenzátoru je další pokročilá topologie. Tato topologie poskytuje vysokou přesnost a vysokou hodnotu Q. Tato topologie má několik aplikací.

Vysokofrekvenční zářezový filtr

HF Notch-Filter je zkratka pro vysokofrekvenční Notch-filtry. Notch-filtry 50-60 Hz nemohou poskytnout dobrou hodnotu hloubky nebo vysoké Q. Vysokofrekvenční notch filtry (které odmítají nebo umožňují vysokofrekvenční složku) jsou realističtější, poskytují požadovanou šířku pásma a hloubku.

1kHz zářezový filtr

Jeden kilový hertzový zářezový filtr má základní princip, stejný jako u dříve diskutovaných filtrů 50 Hz nebo 60 Hz. Jediným rozdílem je, že zářezový filtr o frekvenci 50 khz je realističtější a může být navržen pro aplikace v reálném čase. Filtry 60-40 Hz jsou schopné poskytnout hloubku 50 až XNUMX dB. Ale jako inženýr se musíme soustředit na hloubku a hodnotu Q. Filtr s jedním kmitočtem tedy vstupuje do činnosti.

Filtr zářezů ve frekvenční doméně

Filtry zářezů se zabývají frekvencí. Hlavním principem zářezového filtru je blokovat určité úzké pásmo frekvence. Můžeme tedy říci, že zářezový filtr funguje pouze ve frekvenční doméně.

2metrový zářezový filtr

Dvoumetrový zářezový filtr je řešením velmi obecného komunikačního problému zvaného - intermodulace. Filtr však během provozu trpí vysokou ztrátou.

Audio zářezový filtr

Filtr zářezu je důležitým nástrojem pro zvukové inženýrství. Obecně se některé nežádoucí frekvenční komponenty smíchají s původním zvukem. K odstranění nebo vyloučení takové frekvence se používá zvukový zářezový filtr.

Ekvalizér zářezového filtru

Filtr zářezu lze použít jako ekvalizér v audiotechnice. Může pomoci zjistit několik nežádoucích hrotů nebo hluku a také může tento hluk a hroty odstranit. Takto pomáhá zajistit čistý zvuk.

Periodické snižování šumu pomocí zářezového filtru

U digitálních obrazů existují určité druhy periodických zvuků. Zvuky se opakují a jsou nežádoucí. Vytvářejí určité vzory a špatně ovlivňují obraz. Jedním z řešení problému je optimální zářezový filtr.

Nejprve se určí kmitočet šumu, pak zářezový filtr produkuje opakující se šum a produkuje se výstup s menším šumem.

Akustický zářezový filtr

Jak již bylo zmíněno dříve, Notch-filtry jsou důležité pro zvukové inženýrství. Poté, co je zvuk zaznamenán, je potřeba jiný zvukový nebo akustický zvuk. Je pravděpodobné, že se do záměny dostane jakýkoli hrot. Akustický zářezový filtr může takový hluk a hroty odstranit.

Variabilní zářezový filtr

Variabilní zářezové filtry jsou pro zvukové inženýrství zásadní. Tyto druhy zářezových filtrů mohou změnit zamýšlenou frekvenci v určitém rozsahu.

Ve zvukovém inženýrství se může vyskytnout několik nezamýšlených frekvencí; k jejich odstranění potřebujeme zářezové filtry. Místo použití jednoho filtru k vynechání jedné frekvence není skvělé řešení. Proměnlivé zářezové filtry zde slouží našemu účelu.

T Zářezový filtr

T zářezový filtr je základní zářezový filtr se sítí „T“ komponent RCR. Jedná se o speciální konstrukční techniku.

Filtr s dvojitým zářezem | Dvojitý zářezový filtr

Double T notch-filter nebo Twin T filter je aktualizovaná verze sítě T. Jak název napovídá, jsou zde propojeny dvě sítě T, které tvoří zářezový filtr. Jedna síť se skládá z komponent RCR. Další je součástí CRC.

Křížový zářezový filtr

Křížové zářezové filtry lze popsat jako řadu připojených zářezových filtrů. Tyto filtry jsou navrženy tak, aby eliminovaly rezonanci ovladače ze sítí filtrů.

Sériový zářezový filtr

Sériové zářezové filtry se používají k eliminaci rezonance ovladače. Sériové zářezové filtry jsou navrženy pomocí kondenzátoru, odporu a induktoru. Všechny komponenty jsou zapojeny do série a ovladač je k nim připojen paralelně.

Paralelní zářezový filtr

Paralelní zářezové filtry jsou speciálně navrženy tak, aby eliminovaly významné nežádoucí vrcholy z odezvy řidiče. Tento filtr je podobný, protože všechny základní prvky jsou připojeny paralelně, na rozdíl od sériového zářezového filtru.

Vysoký Q zářezový filtr

Filtry se zářezem s vysokým Q jsou oblíbené pro zajištění velké hloubky odmítnutí. Obecně se zářezové filtry Twin T používají k získání vysoké hodnoty q a větší hloubky - hodnota Q se u filtru Twin T mění z normálních 0.3 na 50.

Sallen klíčový zářezový filtr

Sallen Key je topologie pro návrh filtračních obvodů vyššího řádu. Pomocí této topologie lze také vytvořit zářezové filtry. Topologie se také nazývá Zdroj napětí řízený napětím. RP Sallen a EP Key to poprvé zahájili v roce 1955. Proto je podle nich pojmenována topologie.

Butterworthův zářezový filtr

Butterworthovy filtry poskytují nejplochější možnou frekvenční odezvu. Takže pokud je filtr zářezu navržen tak, aby poskytoval plošnou odezvu, bude se filtr zářezu nazývat Butterworthův zářezový filtr.

AM zářezový filtr

AM Notch-Filter popř Amplitudová modulace Notch-filter je navržen tak, aby pomáhal při měření emisí vysílací stanice pomocí spektrálního analyzátoru. AM Notch-filtr je velmi užitečný pro AM radiokomunikační stanice, když jsou poblíž jiné věže. Je to proto, že umožňuje pouze příjem EAS v pásmu AM, zatímco jsou přítomna ostatní silná pole.

Dynamický zářezový filtr

Dynamický filtr je sada algoritmů. Nejprve algoritmus najde frekvence šumu. Poté se k odstranění takových špiček šumu používají aktivní zářezové filtry.

Mikropáskový zářezový filtr

Jak vidíme, na trhu je k dispozici několik filtrů pro různá použití. Ale zářezové filtry Microstrip jsou obzvláště užitečné pro bezdrátové komunikační systémy.

Analogový zářezový filtr

Filtr zářezů lze klasifikovat do hlavní domény; jeden je analogový jiný - digitální. Již jsme dříve diskutovali o digitálním zářezovém filtru, jako je IIR, FIR atd. Analogové zářezové filtry jsou zářezové filtry RLC, zářezové filtry RC, zářezové filtry T, zářezové filtry Twin T atd.

RC zářezový filtr

RC zářezové filtry jsou analogové zářezové filtry, které jsou navrženy s rezistory a kondenzátory. V tomto typu filtru můžeme ručně zadat hodnoty r a c.

IC zářezový filtr

LC zářezové filtry jsou analogové zářezové filtry, které jsou navrženy s induktorem a kondenzátorem. V tomto druhu filtru můžeme ručně dodat hodnoty L a c.

Filtr Arduino Notch

Pomocí Arduina lze navrhnout několik digitálních filtrů. Psaní příslušných kódů pomůže technikovi realizovat i Notch-Filter digitálně. Kódy digitálních filtrů jsou k dispozici na GitHubu. Zkuste je upravit a vytvořit filtr zářezů.

Koaxiální zářezový filtr

Koaxiální zářezový filtr je typ zářezového filtru zabudovaného do koaxiálních kabelů za účelem odstranění šumu a útlumu. Koaxiální konektor „T“ bude velmi užitečný pro návrh takového filtru. Přidání druhého pahýlu bude velmi užitečné ke zlepšení situace. Rozhlasová a televizní centra používají tento filtr.

Filtr zářezů pro vysílání FM

Téměř v každém větším městě existuje vysoká možnost, že lze přijímat rádiovou frekvenci z rádiových stanic FM. Vysílací zářezový filtr FM poskytne útlum 30 dB pro signály FM v rozsahu 88 až 108 MHz.

Filtr GPS zářezu

GPS zářezové filtry pomáhají zachytit satelitní signály. Základní pravidlo však je, že modul GPS přijme ze satelitu poměrně slabší signál. Je to proto, že blízké věže mohou rušit příchozí signál.

GPS zářezový filtr zde pomůže zmírnit signál o - 30 dB. Kromě toho umožní modulu GPS přijímat ze satelitu spravedlivější pásmo.

Bainterův zářezový filtr

Bainterův zářezový filtr není nic jiného než základní zářezový filtr. Zářezový filtr skládající se z jednoho dolnoprůchodového filtru, jednoho hornoprůchodového filtru a jednoho sčítače pro získání výstupní frekvenční odezvy lze nazvat Bainterovým výřezovým filtrem.

Širokopásmový zářezový filtr

Pokud má filtr odmítnutí pásma jako provozní pásmo širokopásmovou frekvenci, pak je filtr technicky širokopásmový filtr. Pokud má filtr odmítnutí pásma úzké pásmo frekvence, je filtr znám jako Notch-filtr. Takže Notch-filtr nemůže být širokopásmový Notch-filtr. Je to technicky nemožné.

Orlí zářezový filtr

Filtr zářezů QAM je založen na konceptu zrušení fáze. Eagle Comtronics Inc. navrhuje tuto úzkou síť. Proto jsou zářezové filtry QAM oblíbené jako Eagle Notch-Filter.

Křišťálový zářezový filtr

Notch-filtry mohou být navrženy také pomocí krystalů. Krystal má velmi kvalitní faktor. Křišťálový zářezový filtr je užitečný pro vytvoření zářezového filtru, který má velmi úzké pásmo.

Špičkový zářezový filtr

Jedná se o digitální zářezový filtr. Filtr může odolat každému kanálu vstupního signálu pro určitou střední frekvenci a šířku pásma 3 dB.

Úzký zářezový filtr | Úzkopásmový zářezový filtr

Notch-filtry odmítají velmi ostré pásmo frekvence a říkají velmi úzké pásmo frekvence. Proto se zářezové filtry často nazývají úzké zářezové filtry.

TV kanál Zářezový filtr | Filtr TV Notch | Kabelový zářezový filtr

TV zářezové filtry pomáhají vyřešit problém s modulací, který by mohl nastat v přenosové lince. Televizní zářezový filtr může vytvořit prostor pro modulovaný kanál, jakmile je nainstalován ve frontě. Filtr také zabraňuje zpětnému vysílání na koaxiální kabel. Rostoucí šířka pásma nyní zvýšila poptávku po zářezových filtrech kabelové televize.

MNE Zářezový filtr

MNE je populární software, který nám poskytuje platformu pro sestavení několika elektronických přístrojů. Například můžeme navrhnout určité filtry zářezů na platformě MNE napsáním nějakého konkrétního kódu.

Naproti Notch filtru

Filtry zářezu odmítají velmi úzkou šířku pásma signálů a umožňují další součásti tohoto signálu. Stejný, ale opačný úkol se provádí pomocí pásmových filtrů. Filtry pásmové propusti umožňují průchod určitého frekvenčního pásma a blokují různé části signálu.

Automatický filtr zářezů

Automatický zářezový filtr je něco, co může podle potřeby měnit střední frekvenci i hodnotu Q. Některé mechanické systémy používají tyto druhy filtrů.

Gaussův filtr

Gaussův zářezový filtr je digitální filtr. Tento filtr se používá k odstranění šumu z různých digitálních obrázků. Specialita filtru ho učinila populárním a používá se v mnoha aplikacích i v různých vyšetřovacích agenturách.

Parametry zářezového filtru

Existuje několik parametrů pro měření přesnosti zářezového filtru. Jedním z důležitých z nich je Q faktor nebo Q (podrobnosti jsou uvedeny výše). Další je hloubka výstupu. Nakonec je jedním z parametrů také šířka pásma.

Impulzní odezva filtru zářezu

Následující obrázek ukazuje impulsní odezvu zářezového filtru.

Funkce přenosu zářezového filtru druhého řádu

Následující výraz ukazuje přenosovou funkci notch-filter druhého řádu.

Sudipta Royová

Ahoj, jsem Sudipta Roy. Udělal jsem B. Tech v elektronice. Jsem nadšenec do elektroniky a v současnosti se věnuji oboru Elektronika a komunikace. Mám velký zájem o objevování moderních technologií, jako je AI a strojové učení. Moje práce se věnují poskytování přesných a aktualizovaných údajů všem studentům. Pomáhat někomu při získávání znalostí mi přináší nesmírnou radost.
Spojme se přes LinkedIn –