Ribapääsfilter

Ribapääsfilter ehk ribafilter (ingl Band-pass filter, lühend BPF) on filter, mis laseb signaalist läbi ainult määratud pääsuala sisse jäävad sagedused, ülejäänud sageduste väärtused summutatakse.[1]

Ribapääsfilter sagedusdomeenis, x-telg on skaalas murdosa diskreetimise sagedusest ning y-telg lineaarses skaalas nullist üheni

Ribapääsfiltri loomineRedigeeri

Digitaalses signaalitöötlusesRedigeeri

Digitaalses signaalitöötluses luuakse ribapääsfilter madal- ja kõrgpääsfiltri konvoleerimisega. Selleks tuleb luua vastavate mahalõikesagedustega madal- ja kõrgpääsfiltrid. Madalpääsfiltri mahalõikesagedus jääb sel juhul pääsuala ülemiseks piiriks ning kõrgpääsfiltri mahalõikesagedus pääsuala alumiseks piiriks.[2]

Kuna konvoleerimisega samaneb korrutamistehe sagedusdomeenis, on see ka teiseks võimaluseks luua ribafilter.[3] Selle metoodika rakendamiseks tuleb sarnaselt eelmise meetodiga luua madal- ja kõrgpääsfiltrid vastavate mahalõikesagedustega ning need mõlemad viia sagedusdomeeni Fourier' teisendust kasutades. Sagedusdomeenis saab filtrid korrutada ning tulemus on ribapääsfilter.

AnaloogelektroonikasRedigeeri

Analoogelektroonikas saab filtrid jaotada tüübi järgi aktiivseteks ja passiivseteks. Kui aktiivsed filtrid vajavad töötamiseks eraldi voolusisendit, siis passiivsed mitte.[4] Passiivribapääsfiltrid koosnevad kas RC-, RL- või RLC-ahelatest,[5] aktiivsete ribapääsfiltrite skeemides on juures veel operatsioonivõimendi, et kujundada filtri kostet või puhverdada teistest komponentidest tulenevaid signaalikadusid.[6] Mõlemat tüüpi ribafiltri skeemist on toodud näide all. Lisaks saab nii aktiivseid kui ka passiivseid ribapääsfiltreid koostada ühendades kokku vastavad madal- ja kõrgpääsfiltrid.[7]

 
Näide aktiivsest ribapääsfiltri skeemist
 
Näide passiivsest ribapääsfiltri skeemist

Filtriga seotud probleemidRedigeeri

Kui ideaalsel ribafiltril oleks täiesti tasane pääsuala, siis reaalses elus see siiski nii ei ole. Reaalses elus eksisteerib nii tõkke- kui ka pääsualas ikkagi lainetus. Teiseks esineb mitteideaalse filtri üleminekupiirkondades artefakte. Artefaktide olemasolu saab vähendada, akendades sisendsignaali, muutes niiviisi ülemineku piirkonnad sujuvamaks, enne kui rakendada filtrit.[8]

KasutusRedigeeri

Ribapääsfiltrit kasutatakse kõige enam helitöötluses. Ribafiltreid kasutatakse, kui on vaja summutada müra põhjustavaid sagedusi või mingitele sagedustele vastavat heli võimendada. Ribafiltrit kasutatakse näiteks tasandites ja võimendites.[9]

Teine suur ribapääsfiltrite kasutusala on optikas. Ribafiltreid on vaja, et edastada ainult kindel vahemik sagedusi optiliselt spektrilt, filtreerides välja ülejäänud. Seda printsiipi kasutatakse näiteks fluorestsentsmikroskoopias, spektroskoopias, kliinilises keemias kui ka fotograafias.[10]

Kolmas ribafiltrit kasutav valdkond on digitaalne pilditöötlus. Ribapääsfiltrit kasutatakse, kui tahetakse pildil rohkem esile tõsta kujutiste servi, kaotades ära madalaid sagedusi, ning samal ajal summutada kõrgesageduslikku müra pildil.[11]

Lisaks saab ribapääsfiltrite abil optimeerida heli ja müra suhet signaali vastuvõtjates ning muuta nende tundlikkust.[12]

ViitedRedigeeri

  1. "Digital Filter Terminology". Vaadatud 14.06.2020.
  2. Steven W. Smith. "Chapter 14: Introduction to Digital Filters". 1999. Vaadatud 31.05.2020.
  3. Steven W. Smith. "Chapter 9: Applications of the DFT". 1999. Vaadatud 31.05.2020.
  4. "Difference Between Active and Passive Filter". Vaadatud 31.05.2020.
  5. "Passive Band Pass RC Filter". 2019. Vaadatud 13.06.2020.
  6. Julian Rubin. "Passive Filter vs. Active Filter". 2013. Vaadatud 13.06.2020.
  7. . University of Alberta. lk 260. ISBN 0-88864-074-9 https://books.google.com/books?id=k8SSLy-FYagC&pg=PA260&dq=band-pass-filter#PPA260,M1. 
  8. "Ideal and real filters". Vaadatud 31.05.2020.
  9. "About Filters and EQ". 2013. Vaadatud 31.05.2020.
  10. "Bandpass Filters". Vaadatud 31.05.2020.
  11. Robert Fisher, Simon Perkins, Ashley Walker, Erik Wolfart. "Frequency Filter". 2003. Vaadatud 31.05.2020.
  12. "Band Pass Filter: Circuit & Transfer Function (Active & Passive)". Vaadatud 31.05.2020.