יסודות הסינון (1)

סיווג מסננים

1. על פי מאפייני התדר (מאפייני תדר משרעת ומאפייני תדר פאזה)

מסנן מעבר נמוך

רכיבי תדר מתחת לתדר החיתוך מורשים לעבור, ורכיבי תדר מעל תדר החיתוך מדוכאים. מהתדר של 0~f2, מאפייני תדר המשרעת הם ישרים, מה שיכול להפוך את האות לנמוך מזה

רכיב התדרים של f2 עובר ללא הנחתה, בעוד שרכיב התדרים הגבוה מ-f2 נחלש מאוד.

צורת המעגל הראשי של מסנן מעבר נמוך

מסנן מעבר גבוה

רכיבי תדר גבוהים מתדר החיתוך מורשים לעבור, ורכיבי תדר מתחת לתדר החיתוך מדוכאים. בניגוד למסנן המעבר הנמוך, מאפייני המשרעת והתדר ישרים בין התדרים f1~∞, כך שמרכיבי התדר של האות הגבוה מ- f1 עוברים כמעט ללא הנחתה, בעוד רכיבי התדר מתחת ל- f1 יוחלשו מאוד.

מסנן פסים:

רכיבי תדר גבוהים מתדר החיתוך מורשים לעבור, ורכיבי תדר מתחת לתדר החיתוך מדוכאים. בניגוד למסנן המעבר הנמוך, מאפייני המשרעת והתדר ישרים בין התדרים f1~∞, כך שמרכיבי התדר של האות הגבוה מ- f1 עוברים כמעט ללא הנחתה, בעוד רכיבי התדר מתחת ל- f1 יוחלשו מאוד.

מאפייני תדר מסנן פסים

מסנן פלסטר-סטופ

מאפשר לרכיבי תדרים הממוקמים מחוץ לטווח תדרים מסוים לעבור דרכו, ומדכא את אלה הממוקמים בטווח זה. בניגוד למסנן הפסים, פס העצירה הוא בין f1~f2, אשר מחליש את רכיבי התדר של האות הגבוהים מ- f1 ונמוכים מ- f2, בעוד שהאותות של רכיבי תדר אחרים עוברים כמעט ללא הנחתה.

מאפייני התדר של מסנן הפס

מסנן מעבר נמוך ומסנן מעבר גבוה הן שתי צורות בסיסיות של מסנן, מסננים אחרים יכולים להיות מפורקים לשני סוגי מסננים אלה, חיבור הסידרה של מסנן מעבר נמוך ומסנן מעבר גבוה הוא מסנן פס פס, והחיבור המקביל של מסנן מעבר נמוך ומסנן מעבר גבוה הוא מסנן פס עצירה.

2. סיווג לפי מאפייני אובדן אנרגיה

המסנן 'רפלקטיבי'

מסננים רפלקטיביים, הידועים גם בשם מסננים ללא אובדן, עובדים על העיקרון של יצירת אי רציפות עכבה אופיינית גדולה בנתיב השידור של אותות אלקטרומגנטיים, כך שרוב האנרגיה האלקטרומגנטית מוחזרת חזרה למקור האות. המסנן הרפלקטיבי מאמץ רשת פסיבית המורכבת מרכיבי אחסון אנרגיה כגון משרן L וקבל C, שיש לו מאפייני בחירת תדר טובים, אך קל ליצור תהודה.

מסנן סופג

השימוש באלמנטים של מסנן אובדן, כך שהאנרגיה של אות ההפרעה במסנן, על מנת להשיג את המטרה של דיכוי הפרעות, הידוע גם בשם מסנן אובדן, מסנן בליעה יכול להימנע ממסנן ההשתקפות עקב אפקט פרמטר טפילי או חוסר התאמה בעכבה הנגרם על ידי התהודה, אך סלקטיביות התדר שלו גרועה. מסנן הבליעה משתמש בחומר פריטי או בחומרים אובדים אחרים כדי להעביר או חוטי רוח על חומרים פריטיים בצורות שונות, ומשתמש בהשראות שלו ובאובדן זרם מערבולת השדה המגנטי שלו כדי לחסום את התפשטות אותות ההפרעה.

3. מסווג לפי תקן "מאפייני הקירוב הטובים ביותר".

מסנן Butterworth

הדרישות נעשות ממאפייני תדר המשרעת, ללא קשר למאפייני תדר הפאזה. למסנן Butterworth יש מאפיין משרעת שטוחה מקסימלית, המאופיינת בעקומת תגובת תדר שטוחה מקסימלית ברצועת המעבר ללא אדווה, בעוד רצועת עצירת התדרים יורדת בהדרגה לאפס.

ניתן לבטא את מסנן המעבר הנמוך של Butterworth באמצעות הנוסחה הבאה עבור התדירות בריבוע של המשרעת:

Chebyshev מסנן

מסנן Chebyshev, הידוע גם בשם "מסנן Chebyshev", הוא מסנן המשתנה אדוות כגון המשרעת של תגובת התדר על פס המעבר או פס עצירה. מסנן צ'בישב מגיע מהתפלגות צ'בישב והוא לכבודו של המתמטיקאי הרוסי בבניטי. לפוביץ'. צ'בישב.

מסנן צ'בישב דועך מהר יותר מהמסנן באטרוורת' באזור המעבר, אך מאפייני המשרעת-תדר של תגובת התדר אינם שטוחים כמו האחרון. השגיאה בין עקומות תגובת התדר של מסנן יחס החיתוך לבין המסנן האידיאלי היא מינימלית, אך יש תנודות באמפליטודה בתוך פס המעבר.

סוג I מסנן Chebyshev, הקשר בין משרעת ותדירות של מסנן Chebyshev יכול לבוא לידי ביטוי על ידי החברות הבאות:

מסנן Chebyshev סוג II:

ידוע גם בשם מסנן Chebyshev הדדי, הוא פחות נפוץ מכיוון שמהירות חיתוך התדר אינה מהירה כמו זו של סוג I ואינה דורשת רכיבים אלקטרוניים יותר. למסנן Chebyshev מסוג II אין תנודות משרעת ברצועת המעבר, אלא רק ברצועת העצירה.

פונקציית ההעברה של מסנן Chebyshev מסוג II היא:

המסנן 'בסל'

מסנן Bezier הוא זה עם המשרעת השטוחה ביותר ותגובת הפאזה השטוחה ביותר. תגובת הפאזה של הפס היא כמעט ליניארית. מסנני בסל משמשים בציוד שמע מכיוון שהם מספקים כמות שווה של השהיה לכל התדרים מתחת לתדר הניתוק שלהם, כאשר יש לסלק רעשים מחוץ לפס מבלי לפגוע ביחסי הפאזה של אותות מרובים בלהקה. פונקציית ההעברה המתארת את מסנן המעבר הנמוך של מסנן Bezier היא כדלקמן:

חוסר האידיאליות של המסנן

מסנן אידיאלי:

מסנן אידיאלי הוא מסנן שיכול להפוך את המשרעת והפאזה של האות בפס המעבר ללא מעוותים, ורכיב התדר ברצועת העצירה מוחלש לאפס, ויש קו הפרדה ברור בין פס המעבר לפס העצירה. כלומר, מאפייני המשרעת-תדר של מסנן אידיאלי בפס המעבר צריכים להיות קבועים, השיפוע של מאפייני תדר הפאזה צריך להיות קבוע, ומאפייני המשרעת-תדר מחוץ לפס המעבר צריכים להיות אפס.

מאפייני משרעת ותדר פאזה של מסנן אידיאלי

מסננים בפועל:

אין מסנן אידיאלי, ולא צריך להיות גבול קפדני בין פס המעבר לפס העצירה בתרשים המאפיין של תדר המשרעת של המסנן בפועל. קיימת רצועת מעבר בין רצועת המעבר לרצועת העצירה, והתדרים בתוך רצועת המעבר אינם מדוכאים לחלוטין, אלא רק מוחלשים. בעת תכנון המסנן, יש לקוות כי רצועת המעבר היא צרה ככל האפשר, כלומר, רכיבי התדר מחוץ לפס המעבר מוחלשים מהר ככל האפשר.