ما هو مرشح تمرير النطاق؟ مخطط الدائرة والأنواع والتطبيقات

جرب أداة القضاء على المشاكل





في معالجة الإشارات ، المرشحات هي نوع واحد من الأجهزة المستخدمة للسماح بمكونات التردد المطلوبة وكذلك إزالة مكونات التردد غير المرغوب فيها. يمكن تعريف التصفية على أنه يمكن تقليل ضوضاء خلفية الإشارة البينية عن طريق إزالة بعض الترددات. يمكن استخدام دائرة المرشح لتوحيد LPF و HPF خصائص في عامل التصفية الوحيد الذي يسمى مرشح تمرير النطاق. هناك مختلف أنواع الفلاتر متاح مثل التناظرية / الرقمية ، النشطة / السلبية ، الخطية / غير الخطية ، متغير الوقت / الوقت الثابت. تتناول هذه المقالة نظرة عامة على عامل تصفية تمرير النطاق مع التطبيقات

ما هو مرشح تمرير النطاق؟

ال تعريف مرشح تمرير النطاق هو دائرة تسمح للإشارات بالتدفق بين ترددين معينين ، على الرغم من تقسيم هذه الإشارات على ترددات أخرى. تتوفر هذه المرشحات في أنواع مختلفة من بعض BPF- تصميم مرشح تمرير الفرقة يمكن القيام به مع قوة خارجية وكذلك نشطة مكونات مثل الدوائر المتكاملة والترانزستورات ، والتي تم تسميتها باسم نشط مرشح تمرير الفرقة . وبالمثل ، تستخدم بعض المرشحات أي نوع من مصادر الطاقة بالإضافة إلى السلبية مكونات مثل المكثفات والمحاثات ، والتي تمت تسميتها على أنها مرشح تمرير النطاق السلبي.




هؤلاء المرشحات قابلة للتطبيق في أجهزة الإرسال والاستقبال اللاسلكية. في جهاز الإرسال ، يمكن استخدام BPF للحد من عرض النطاق الترددي لإشارة الخرج نحو الحد الأدنى الضروري ونقل البيانات بالسرعة والشكل المفضلين. وبالمثل ، في جهاز الاستقبال ، يتيح هذا المرشح فك تشفير الإشارات الموجودة في نطاق التردد المفضل ، مع الابتعاد عن الإشارات عند الترددات غير الضرورية. يمكن تحسين نسبة الإشارة إلى الضوضاء (S / N) للمستقبل بواسطة BPF.

دائرة تصفية تمرير النطاق

أفضل مثال على دائرة مرشح تمرير الفرقة هل دائرة RLC هذا هو مبين أدناه. يمكن أيضًا تصميم هذا الفلتر من خلال توحيد LPF و HPF. في BPF ، يوضح Bandpass نوعًا من مرشح بخلاف إجراء التصفية. يجب تمييزه عن نطاق التمرير الذي يشير إلى القسم الحقيقي من الطيف المتأثر. لا يحتوي مرشح ممر النطاق المثالي على كسب أو توهين ، لذا فهو نطاق مرور مستوٍ تمامًا. سيؤدي ذلك إلى إضعاف كل تردد خارج نطاق المرور.



دائرة تصفية تمرير النطاق

دائرة تصفية تمرير النطاق

عمليًا ، مرشح تمرير النطاق ليس مثاليًا ولا يقلل تمامًا من كل الترددات خارج اختيار التردد المفضل. على وجه الخصوص ، يوجد قسم خارج نطاق التمرير المقترح حيث تكون الترددات ضعيفة ، ولكن لا يتم تجاهلها وهو ما يسمى مثل تدفق الفلتر ، وعادة ما يتم تحديده بالديسيبل للتوهين لكل أوكتاف بخلاف عقد التردد. بشكل عام ، يتطلع تصميم المرشح إلى بناء التدحرج بأكبر قدر ممكن من النحافة ، وبالتالي السماح للمرشح بتنفيذ التصميم المقترح. في كثير من الأحيان ، يمكن تحقيق ذلك على حساب تموج نطاق التمرير وإلا تموج stopband.

مرشح يمكن تعريف عرض النطاق الترددي على أنه الاختلاف بين التردد الأعلى وكذلك التردد المنخفض. عامل الشكل هو جزء عرض النطاق المحسوب بقيمتين توهين مختلفتين لتحديد تردد القطع ، على سبيل المثال. عامل الشكل 2: 1 عند 20/2 ديسيبل يعني أن عرض النطاق المحسوب بين الترددات عند التوهين بمقدار 20 ديسيبل ضعف يتم حسابه بين الترددات عند التوهين بمقدار 2 ديسيبل. تُستخدم عوامل التصفية الضوئية بشكل شائع في التصوير الفوتوغرافي وكذلك أعمال الإضاءة في المسرح. تأخذ هذه الأنواع من المرشحات الخطوط العريضة للفيلم الملون الواضح بخلاف الورقة.


أنواع مختلفة من مرشحات تمرير النطاق

يمكن تصنيف مرشح ممر النطاق على نوعين مثل مرشح ممر النطاق العريض مرشح تمرير النطاق الضيق .

مرشح تمرير النطاق الواسع

A WBF أو مرشح ممر واسع يمكن تشكيل (WBF) عن طريق إسقاط التمريرات المنخفضة وكذلك مقاطع التمرير العالية والتي تكون عادةً عبارة عن دائرة مختلفة مصممة للتصميم والفعل البسيط.

مرشح تمرير النطاق الواسع

مرشح تمرير النطاق الواسع

يتم التعرف عليه مع عدد من الدوائر العملية. يمكن تشكيل مرشح ممر النطاق مع ± 20 ديسيبل / عقد باستخدام قسمين مثل تمرير منخفض من الدرجة الأولى وكذلك يمكن إسقاط مقاطع تمرير عالية. وبالمثل ، يمكن تشكيل مرشح تمرير النطاق مع ± 40 ديسيبل / عقد عن طريق توصيل مرشحين من الدرجة الثانية في سلسلة وهما مرشح تمرير منخفض ومرشح تمرير عالي (HPF). هذا يعني أن ترتيب مرشح ممر النطاق (BPF) محكوم بترتيب تمرير منخفض & مرشحات تمرير عالية . ال مخطط مرشح ممر النطاق هو مبين أدناه.

استجابة التردد من BPF

استجابة التردد من BPF

يمكن أن يتكون مرشح ممر النطاق مع 20 ديسيبل / عقد من ترتيب أول HPF (مرشح التمرير العالي) . الدرجة الأولى LPF (مرشح الترددات المنخفضة) يظهر في الشكل التالي من خلال استجابة التردد.

مرشح تمرير النطاق الضيق

بشكل عام ، يستخدم مرشح ممر النطاق الضيق عدة ردود فعل. هذه مرشح ممر الموجة باستخدام المرجع أمبير كما هو موضح في الرسم البياني التالي للدائرة. تشمل الميزات الرئيسية لهذا المرشح بشكل أساسي ما يلي.

مرشح تمرير النطاق الضيق

مرشح تمرير النطاق الضيق

اسم آخر لهذا المرشح هو مرشح التعليقات المتعددة لأنه يتضمن حارتين للتعليقات

ان مكبر العمليات يستخدم في الوضع العكسي

ال استجابة التردد من هذا المرشح في الشكل التالي.

تردد استجابة NBPF

تردد استجابة NBPF

عادة ، يمكن تصميم هذا المرشح للقيم الدقيقة للتردد المركزي (fc) وعرض النطاق الترددي أو التردد المركزي & BW. ال عناصر من هذه الدائرة يمكن تحديدها من خلال العلاقات التالية. كل من C1 و C2 المكثفات يمكن أخذها إلى C لتبسيط حساب التصميم.

R1 = Q / 2∏ نادي CAf
R2 = Q / 2∏ نادي ج (2Q2-Af)
R3 = Q / ∏ نادي ج

من المعادلات أعلاه ، عند التردد المتوسط ​​، يشير Af إلى الكسب ، لذلك Af = R3 / 2R1

لكن ، يجب أن يفي الجيش الأفريقي بهذا البيان ل<2Q2

يمكن تغيير fc (التردد المركزي) لفلاتر التغذية المرتدة نحو تردد جديد fc بدون تغيير النطاق الترددي أو الكسب. يمكن تحقيق ذلك فقط عن طريق تعديل R2 إلى R2 بحيث

R2 '= R2 * ( نادي / نادي )اثنين

باند باس تصفية حاسبة

الدائرة التالية هي دائرة مرشح ممر النطاق السلبي. باستخدام هذه الدائرة يمكننا حساب مرشح ممر النطاق السلبي. صيغة المبني للمجهول مرشح حاسبة ممر الموجة هو مبين أدناه.

السلبي باند باس تصفية حاسبة

السلبي باند باس تصفية حاسبة

لتردد القطع المنخفض = 1 / 2∏R2C2

لتردد القطع العالي = 1 / 2∏R1C1

وبالمثل ، يمكننا حساب OP-amp BPF المقلوب النشط ، و BPF النشط غير المقلوب.

تطبيقات مرشح تمرير النطاق

تشمل تطبيقات مرشحات ممر النطاق ما يلي.

  • هذه المرشحات قابلة للتطبيق على نطاق واسع أجهزة الإرسال والاستقبال اللاسلكية .
  • يمكن استخدام هذا المرشح لتحسين نسبة الإشارة إلى الضوضاء (S / N) وكذلك تعاطف المستقبل.
  • الغرض الرئيسي من المرشح في المرسل هو قصر BW لإشارة الخرج على النطاق المحدد للاتصال.
  • تستخدم BPFs أيضًا على نطاق واسع في البصريات مثل ليدارز و الليزر ، إلخ.
  • أفضل تطبيق لهذا المرشح هو معالجة الإشارات الصوتية ، حيث يلزم وجود نطاق معين من الترددات الصوتية مع إزالة الباقي.
  • هذه المرشحات قابلة للتطبيق في السونار ، والأدوات ، والطبية ، و علم الزلازل التطبيقات
  • تتضمن هذه المرشحات نظم الاتصالات لاختيار إشارة معينة من مجموعة متنوعة من الإشارات.

لذلك ، هذا كل شيء عن نظرية مرشح تمرير النطاق والذي يتضمن مخطط الدائرة مع العمل وأنواع مرشحات ممر الموجات وتطبيقاتها. من المعلومات الواردة أعلاه ، يمكننا أخيرًا أن نستنتج أن المجالات الأخرى لتطبيقات هذه المرشحات مدرجة في علم الفلك ، فهذه المرشحات تسمح فقط بجزء واحد من نطاق الضوء في الجهاز. يمكن أن تساعد هذه المرشحات في العثور على المكان الذي تتكئ فيه النجوم في السلسلة الرئيسية ، والتعرف على الانزياح الأحمر ، وما إلى ذلك. إليك سؤال لك ، ما هو مرشح ممر الموجة النشط؟