Введение

Фильтр, который подавляет сигналы в определенном диапазоне частот.

В обработке сигналов фильтр подавления полосы (или фильтр отторжения полосы) – это фильтр, который пропускает большинство частот без изменений, но ослабляет частоты в заданном диапазоне до очень низких уровней. Он противоположен фильтру пропускания полосы. Фильтр с узкой полосой подавления (notch filter) – это фильтр подавления полосы с узкой полосой задерживания (высоким коэффициентом качества Q). Узкополосные фильтры (оптические) используются в рамановской спектроскопии, системах звукоусиления (системы оповещения или PA-системы) и в усилителях инструментов (особенно усилителях или предусилителях для акустических инструментов, таких как акустическая гитара, мандолина, усилители для бас-инструментов и т.д.) для уменьшения или предотвращения акустической обратной связи, оказывая при этом незначительное влияние на остальную часть частотного спектра (электронные или программные фильтры). Другие названия включают "фильтр ограничения полосы", "T-фильтр", "фильтр исключения полосы" и "фильтр отторжения полосы". Обычно ширина полосы задерживания составляет от 1 до 2 декад (то есть, самая высокая ослабленная частота в 10-100 раз больше самой низкой ослабленной частоты). Однако в аудиодиапазоне фильтр с выемкой может иметь высокие и низкие частоты, разделенные всего полутонами. Из графика частотной характеристики идеального фильтра подавления полосы очевидно, что фильтр подавления полосы – это просто инвертированный фильтр пропускания полосы, у которых одинаковое определение полосы пропускания, полосы задерживания и центральной частоты. Для идеального фильтра подавления полосы затухание должно быть бесконечным в полосе задерживания и нулевым в двух полосах пропускания. Фильтры подавления полосы создаются путем комбинирования фильтра нижних частот и фильтра верхних частот в параллельной конфигурации. Перекрытия не происходит при суммировании фильтра верхних частот и фильтра нижних частот при проектировании фильтра подавления полосы. Разница в начальной и конечной частотах обеспечивает эффективное соединение двух фильтров без перекрытия.

Оптическая фильтрация (выбор длины волны)

В оптике существует несколько методов фильтрации определенных длин волн, как при выделении их из источника, так и при направлении к детектору. Эти методы основаны на рассеянии или деструктивной интерференции.

Фильтрация методом рассеивания и дифракции

Для выборочного перенаправления определенных длин волн света в оптической системе может использоваться дифракционная решетка или дисперсионная призма. В случае проходящих решеток и призм, полихроматический свет, проходящий через объект, будет перенаправляться в зависимости от длины волны. Затем щель может быть использована для выделения нужных длин волн. Отражающая решетка также может быть использована для той же цели, однако в этом случае свет отражается, а не проходит сквозь нее. Фильтры такого типа могут быть фильтрами верхних частот, полосовыми фильтрами или фильтрами нижних частот, в зависимости от конфигурации системы.

Фильтрация с помощью помех

При использовании оптики с реальными материалами свет будет ослабляться на разных длинах волн из-за взаимодействия со средой, через которую он распространяется. В связи с этим, выбор материала может быть использован для избирательной фильтрации света, основываясь на длинах волн, которые испытывают минимальное ослабление. В той или иной степени, все реальные оптические системы подвержены этому явлению. В качестве альтернативы, можно использовать колеблющуюся отражающую поверхность для создания деструктивной интерференции отраженного света на одном оптическом пути. Этот принцип лежит в основе интерферометра Майкельсона.

Фильтр для сглаживания с помощью ленточного замыкателя

Гладкий фильтр необходим во многих областях, таких как обработка сигналов и изображений, компьютерное зрение и статистика, как указал Рунизи (2021). Алгоритмы, такие как регуляризация квадратичной вариации и априорные предположения о гладкости, являются наиболее распространенным способом шумоподавления сигнала. Эти алгоритмы реализуются в полосно-задерживающих сглаживающих фильтрах и изучаются Рунизи (2021). Такие фильтры обычно используются в системах оповещения и акустических системах для получения звука высокого качества. Микроволновые фильтры отличаются высокой гибкостью реализации и низкой стоимостью. Полосно-задерживающий фильтр занимает важное место в области телекоммуникаций, являясь необходимым компонентом для микроволновых приемопередатчиков. Например, системы беспроводной связи используют полосно-задерживающие фильтры для достижения миниатюризации.

Фильтр с микрополосками

Фильтр микрополосковой линии подавления полосы удобен в реализации, отличается низкой стоимостью и малым весом. Hsieh & Wang (2005) отметили, что традиционные микрополосковые фильтры подавления полосы изготавливаются из параллельных резонаторов с разомкнутой цепью. Обычно они характеризуются узкой полосой подавления. Однако, модификация фильтра для обеспечения широкой полосы подавления с определенной конструкцией может дать значительное преимущество по сравнению с традиционными фильтрами подавления полосы. Преимуществами микрополоскового фильтра подавления полосы, разработанного Hsieh & Wang (2005), являются его компактный размер и простота реализации. Этот улучшенный фильтр с широкой полосой подавления имеет дополнительное количество передающих нулей. Целью данной конструкции является объединение параллельного резонатора с разомкнутой цепью, длиной в четверть волны, с одним участком частоселективной согласующей структуры, также длиной в четверть волны, как указано Hsieh & Wang (2005). В результате, простая по структуре фильтр с легкой реализацией обеспечивает преимущества резонаторов более низкого порядка и превосходные характеристики полосы подавления по сравнению с традиционными микрополосковыми фильтрами подавления полосы.