Тут використовується щось, що називається фільтром. Ви можете створювати фільтри з усіляких різних речей.
RC-фільтри, виготовлені з резисторів та конденсаторів, мабуть, найпростіші для розуміння. В основному конденсатор діє як резистор, але з різним опором на різних частотах. Коли ви додаєте резистор, ви можете побудувати дільник напруги, який залежить від частоти. Це називається RC-фільтром. Можна зробити фільтри високої та низької частоти з одним резистором та одним конденсатором. Фільтр низьких частот призначений для пропускання низьких частот і блокування високих частот, тоді як фільтр низьких частот робить навпаки. Низький прохід в серії з високим проходом утворює смугу частот, яка передає частоти в деякому діапазоні і блокує інші частоти. Зауважте, що робота RC-фільтра (і більшості фільтрів для цього питання) буде залежати від опору джерела та навантаження.
імітувати цю схему - Схематично створено за допомогою CircuitLab
Фільтри також можна виготовляти з іншими компонентами, такими як індуктори. Індуктори також діють як резистори, але вони змінюються у зворотному напрямку як конденсатори. На низьких частотах індуктор виглядає як короткий, тоді як конденсатор виглядає як відкритий. На високих частотах індуктор виглядає як відкритий, тоді як конденсатор виглядає як короткий. LC-фільтри - це тип фільтрів, побудованих з індукторами та конденсаторами. Можна зробити досить гострий LC-фільтр, який швидко відключається і легко настроюється зі змінним конденсатором. Це те, що зазвичай робиться для простих радіостанцій, таких як кришталеві радіо.
моделювати цю схему
Можна робити смугові фільтри з усього, що має резонансну частоту. Конденсатор і індуктор послідовно або паралельно утворюють резонансну схему резервуара, яку можна використовувати як смуговий або смуговий фільтр, залежно від того, як саме ви підключите його. Антена - це також смуговий фільтр - вона буде приймати лише частоти, які мають довжину хвилі приблизно за розміром антени. Занадто великий або занадто малий, і він не працює. Порожнини також можна використовувати як фільтри - герметична металева коробка має різні режими стоячої хвилі, і їх можна використовувати як фільтри. Електронні хвилі також можуть бути перетворені на інші хвилі, такі як акустичні хвилі, і фільтруються. Фільтри SAW (поверхнева акустична хвиля) та фільтри кристалів працюють як механічним резонансом, так і використовують п’єзоелектричний ефект для взаємодії з ланцюгом. Можливо також побудувати фільтри з ліній електропередачі, використовуючи притаманні їм індуктивність та ємність, а також використовуючи конструктивні та руйнівні перешкоди, що виникають в результаті відображень. Я бачив низку мікрохвильових стрічкових фільтрів, які виготовлені з божевільної форми міді, надрукованої на друкованій платі. Такі називаютьсяфільтри розподілених елементів . Між іншим, більшість цих інших фільтрів можна моделювати як схеми LC або RLC.
Тепер радіо, визначене програмним забезпеченням - це зовсім інша тварина. Оскільки ви працюєте з цифровими даними, ви не можете просто кинути деякі резистори та конденсатори на проблему. Натомість ви можете використовувати деякі стандартні топології фільтрів, такі як FIR або IIR. Вони побудовані з каскаду множників і суматорів. Основна ідея - створити представлення часового домену потрібного фільтра, а потім з'єднати цей фільтр із даними. Результатом є фільтруються дані. Можлива побудова низькопрохідних та смугових фільтрів FIR.
Фільтрація йде рука об руку з перетворенням частоти. Є параметр, який ви побачите в усьому місці під назвою Q. Це коефіцієнт якості. Для смугових фільтрів він пов'язаний з пропускною здатністю та центральною частотою. Якщо ви хочете зробити фільтр шириною 100 Гц на частоті 1 ГГц, вам знадобиться фільтр з астрономічно високим Q. Що неможливо побудувати. Тож замість цього ви фільтруєте фільтр із низьким Q (широким), конвертуйте на нижню частоту, а потім фільтруйте за допомогою іншого фільтра низької Q. Однак, якщо ви перетворюєте 1 ГГц в, скажімо, 10 МГц, фільтр частотою 100 Гц має набагато більш розумний Q. Це часто робиться в радіостанціях і, можливо, з більш ніж однією частотою перетворення. Крім того,
Що стосується цифрових фільтрів, то чим довший фільтр, тим вище Q і тим більш селективним стає фільтр. Ось приклад смугового фільтра FIR:
Верхня крива - частотна характеристика фільтра, а нижня - графік коефіцієнтів фільтра. Цей тип фільтра можна розглядати як спосіб пошуку відповідних фігур. Коефіцієнти фільтра містять компоненти частоти частоти. Як бачимо, реакція трохи коливається. Ідея полягає в тому, що це коливання буде відповідати вхідній формі хвилі. Частотні компоненти, які тісно відповідають, з’являться у вихідних та частотних компонентах, які не будуть скасовані. Сигнал фільтрується шляхом ковзання коефіцієнтів фільтра вздовж вхідного сигналу по одній вибірці за часом, і при кожному зміщенні відповідні вибіркові сигнали та коефіцієнти фільтра множуються та підсумовуються. Це в основному усереднює сигнальні компоненти, які не відповідають фільтру.
cos(A)cos(B)=12(cos(A+B)+cos(A−B))