이 기사에서는 노치 필터 설계의 다양한 기술에 대해 설명합니다. 이 기사에서 논의 할 내용을 살펴 보겠습니다. Show
논의의 포인트
노치 필터 란?A 노치 필터 일반적으로 Band Reject 또는 Band Stop 필터의 수정 된 형태입니다. 이 필터의 주요 목적은 특정 범위의 주파수가 출력에 나타나는 것을 중지하거나 금지하는 것입니다. 예를 들어, 저지 대역이 좁은 대역 정지 필터를 노치 필터라고합니다. 예를 들어 보겠습니다. 노치 필터가 100kHz에서 110kHz 사이의 주파수를 중지하도록 설계되었다고 가정합니다. 따라서 100kHz 범위 미만의 모든 신호를 전달하고 110kHz보다 높은 신호를 제공하지만 100kHz에서 110kHz 사이의 신호는 차단합니다. 노치 필터를 만드는 방법노치 필터의 구축은 매우 쉽습니다. 노치 필터를 만드는 데는 세 가지 주요 단계가 있습니다. 단계는 – 1. 요구 사항을 완벽하게 기록하고 2. 노치 필터의 필요성을 이해하고 설계하십시오 (노치 필터 설계는 아래에 설명되어 있습니다). 3. 예상대로 확인하십시오. (완벽하다면 필터를 재 설계하지 않으면 사용하십시오). 노치 필터 eq || 노치 필터 방정식노치 필터의 중요한 방정식 중 일부는 다음과 같습니다.
노치 필터 IC노치 필터를 구현하는 몇 가지 집적 회로가 시장에 나와 있습니다. 기존 회로에 비해 IC를 사용하면 많은 이점이 있습니다. 가장 널리 사용되는 일반 노치 필터 IC 중 하나는 LTC1059입니다. IC의 PIN 다이어그램은 다음과 같습니다. 노치 필터 q 계수노치 필터의 q 계수는 노치의 q와 동일합니다. 노치 필터의 Q 또는 품질 계수는 중심 주파수 / 대역폭 등식으로 제공됩니다. Q는 필터의 선택도 측정입니다. 또한 깊이의 선명도에 대한 아이디어를 제공합니다. 중심 주파수는 노치 주파수이며 통과 대역의 중심 주파수입니다. 노치 필터 주파수노치 필터의 주파수를 저지 대역의 주파수라고합니다. 이는 협 대역의 주파수가 노치 필터가 거부하는 것이기 때문입니다. 따라서 주파수는 노치 필터의 동일성이기도합니다. 노치 필터 예노치 필터의 몇 가지 예가 있습니다. 유형의 수도 있습니다. 모든 유형에는 하위 주제와 많은 예제가 있습니다. 디지털 노치 필터, 아날로그 노치 필터, 광학 노치 필터, FM 노치 필터, 오디오 노치 필터, 헬리컬 노치 필터, 튜너 블 노치 필터, 50hz 노치 필터 및 60Hz 2.4GHz 노치 필터. 일부 예제는 해당 사양을 기반으로합니다. 유사 – 532 nm 노치 필터. 차단 파장이 이름으로 지정된 광학 필터입니다. 노치 필터 설계 || rlc 노치 필터 설계 || 노치 필터 설계 방법노치 필터를 처음부터 설계 해 보겠습니다. 먼저 45kHz ~ 50kHz 대역을 제거하기 위해 RLC 유형 필터 (노치)를 생성 해 보겠습니다. 인덕턴스는 L = 30mH입니다. 따라서 주어진 데이터는 다음과 같습니다. fL = 45kHz, fH = 50kHz, l = 30mH = 0.03H 공진 주파수는 다음과 같습니다. fr = 에프H – (BW / 2) BW는 대역폭이고 BW = 50 – 45 = 5kHz입니다. 또는 fr = 50 * 103 – ((5 * 103) / 2) 또는 fr = 50000 - 2500 또는 fr = 47.5 * 103 따라서 공진 주파수는 47.5kHz입니다. 이제 우리는 공진 주파수를 다음과 같이 쓸 수 있다는 것을 압니다. fr = 1 / [2 * 파이 * (LC)1/2] 또는 47.5 * 103 = 1 / (1.088 * C1 / 2) 또는 C = 374.41 pico-Henry 따라서 품질 계수는 = fr / BW = 47500/5000 = 9.5가됩니다. 다시, Q = wr L / R 또는. R = wrL / Q = 2 * 파이 * f * L / Q 또는 R = 8.95 킬로 옴 따라서 노치 필터의 경우 R = 8.95kΩ, L = 30mH, C = 374.41 피코-패러 드입니다. 조정 가능한 노치 필터튜닝 가능한 노치 필터는 특정 주파수에서 높은 제거율을 수동으로 얻을 수 있고 다른 주파수 신호에서 비교적 낮은 감쇠를 얻을 수있는 협 대역 필터입니다. 시장에는 EM-7843과 같이 몇 가지 조정 가능한 노치 필터가 있습니다. 조정 가능한 필터는 다른 유형일 수 있습니다. 노치 필터의 Q 팩터를 조정할 수있는 경우 해당 필터는 조정 가능한 노치 필터라고도합니다. 조정 가능한 노치 필터 설계Tuneable 노치 필터의 디자인은 그렇게 간단하지 않습니다. 많은 계산과 개념이 필요합니다. 그러나 디지털 튜닝 가능한 노치 필터를 만드는 것은 다소 쉽습니다. 중심 주파수를 쉽게 변경할 수 있도록 설계해야합니다. 디지털 노치 필터디지털 노치 필터는 FIR 노치 필터 및 IIR 노치 필터를 참조합니다. FIR과 IIR은 모두 서로 다른 조건에서 장점이 있으며 요구 사항에 따라 사용됩니다. 디지털 방식으로 설계 되었기 때문에 디지털이라고합니다. 디지털 노치 필터 설계디지털 노치 필터에는 두 가지 유형의 설계 기술이 있습니다. 그들은 – 무한 임펄스 응답 노치 필터 (IIR), 유한 임펄스 응답 노치 필터 (FIR)입니다. 아래에서 두 가지 필터 세부 정보를 모두 논의했습니다. dsp 노치 필터DSP는 Digital Signal Processing을 의미합니다. 신호의 디지털 처리에 사용되는 노치 필터를 DSP 노치 필터라고합니다. 따라서 디지털 필터 만 DSP 노치 필터로 사용된다는 것은 상당히 이해할 수 있습니다. FIR, IIR 노치 필터는 이러한 종류의 필터의 예입니다. dsp의 노치 필터 설계디지털 노치 필터에는 두 가지 유형의 설계 기술이 있습니다. 그들은 – 무한 임펄스 응답 골짜기 필터(IIR), 유한 임펄스 응답 노치 필터. 아래에서 두 필터 세부 사항에 대해 논의했습니다. 전나무 노치 필터FIR 필터는 유한 임펄스 응답 필터의 약자입니다. FIR 필터는 일반적으로 많은 안정성을 제공하므로 유명해졌습니다. 시스템의 안정성이 더 필요한 경우 이러한 유형의 필터가 사용됩니다. 전나무 노치 필터 설계FIR 노치 필터를 설계하는 방법에는 주파수 샘플링 및 컴퓨터 최적화와 같은 몇 가지 방법이 있습니다. 분석 방법, 반 분석 방법, XNUMX 차 IIR 필터 프로토 타입은 동일한 것을 준비하는 다른 프로세스입니다. 번스타인 다항식은 FIR 유형 디지털 노치 필터를 만드는데도 사용됩니다. iir 노치 필터 || 디지털 IIR 노치 필터IIR은 Infinite Impulse Response의 약자입니다. 이것은 또한 FIR 필터와 같은 디지털 필터입니다. IIR 필터는 일반적으로 매우 낮은 차수 요구 사항에 대해 효율적인 근사치를 제공합니다. 이러한 유형의 필터는 위상의 선형성이 그다지 중요하지 않을 때 필요합니다. iir 노치 필터 설계IIR 노치 필터는 두 가지 주요 부분으로 설계되었습니다. 처음에는 아날로그 노치 필터 필요한 사양으로 설계한 다음 역변환을 사용하여 아날로그 필터를 디지털 IIR 필터로 변환합니다. 액티브 노치 필터 설계 || 아날로그 노치 필터 설계 || 노치 필터 유도노치 필터를 처음부터 설계 해 보겠습니다. 먼저 55kHz ~ 60kHz 대역을 제거하기 위해 RLC 유형 필터 (노치)를 생성 해 보겠습니다. 인덕턴스는 L = 30mH입니다. 따라서 주어진 데이터는 다음과 같습니다. fL = 55kHz, fH = 60kHz, l = 30mH = 0.03H 공진 주파수는 다음과 같습니다. fr = 에프H – (BW / 2) BW는 대역폭이고 BW = 60 – 55 = 5kHz입니다. 또는 fr = 60 * 103 – ((5 * 103) / 2) 또는 fr = 60000 - 2500 또는 fr = 57.5 * 103 따라서 공진 주파수는 57.5kHz입니다. 이제 우리는 공진 주파수를 다음과 같이 쓸 수 있다는 것을 압니다. fr = 1 / [2 * 파이 * (LC)1/2] 또는 57.5 * 103 = 1 / (1.088 * C1/2) 또는 C = 255 피코-헨리 따라서 품질 계수는 = fr / BW = 57500/5000 = 11.5가됩니다. 다시, Q = wr L / R 또는. R = wrL / Q = 2 * 파이 * f * L / Q 또는 R = 7.39 킬로 옴 따라서 노치 필터의 경우 R = 7.39 kilo-ohm, L = 30 mH, C = 255.51 pico-farad입니다. LC 노치 필터 설계필터 이름에서 알 수 있듯이 LC Notch 필터는 인덕터와 커패시터 만 사용하여 설계되었습니다. LC 노치 필터의 설계 방법은 매우 간단합니다. 처음에는 인덕터 XNUMX 개와 커패시터 XNUMX 개가 병렬 연결로 유지됩니다. 그런 다음 인덕터와 커패시터의 또 다른 조합이 직렬 연결로 유지됩니다. 회로도는 다음과 같습니다.  출력 임피던스는 다음과 같습니다. 전달 함수는 다음과 같습니다. 차단 주파수는 – 연산 증폭기를 사용하는 노치 필터 || 연산 증폭기를 사용하는 노치 필터 회로노치 필터는 연산 증폭기를 사용하여 구현됩니다. 처음에는 고역 통과 필터와 저역 통과 필터가 모두 다음을 사용하여 생성됩니다. 연산 증폭기. 그런 다음 다른 연산 증폭기를 사용하여 출력을 합산하여 결과를 얻습니다. 기사에 제공된 회로도는 연산 증폭기를 사용하는 노치 필터를 보여줍니다. 60hz 노치 필터60Hz 노치 필터는 움직임의 힘을 거의 그대로 유지함으로써 60Hz 신호를 거부 할 수 있습니다. 노치 필터는 주파수 대역을 정확하게 감쇠시키기 때문에 사용됩니다. 60Hz 노치 필터는 가정용 전원 공급 장치의 주파수가 60Hz이기 때문에 미국에서 수요가 있습니다. 60Hz 노치 필터 설계아시다시피 모든 노치 필터는 고역 통과 필터와 저역 통과 필터로 설계되었습니다. 두 필터의 출력을 합산하려면 추가 연산 증폭기가 필요합니다. 일반적으로 Q는 6Hz 필터의 경우 60입니다. 주어진 방정식은 노치 주파수를 결정할 수 있습니다. ALP는 필터의 주파수가 원하는 출력 주파수와 같을 때 저역 통과 필터의 출력이고 AHP는 고역 통과 필터의 출력입니다. 일반적으로 값은 60입니다. 따라서 노치 주파수는 XNUMXHz 인 출력 주파수로 제공됩니다. 다음 표현식은 출력 주파수를 결정할 수도 있습니다. 관찰 할 수 있듯이 출력 주파수는 RF에 따라 다릅니다. 따라서 Rf 값을 변경하면 노치 주파수가 변경됩니다. rf 노치 필터 설계RF 필터 설계는 매우 복잡한 프로세스입니다. 정확도는 이러한 종류의 필터에 중요한 매개 변수이므로 숙련 된 엔지니어가 필요합니다. RF 노치 필터의 설계 프로세스는 다음과 같습니다.
프로그래밍 가능한 노치 필터오늘날 가장 많이 사용되는 필터는 프로그래밍 가능 필터입니다. 프로그래밍 가능한 필터는 유지 관리 및 사용이 쉽습니다. 프로그래밍 가능한 노치 필터도 예외는 아닙니다. 클럭 주파수 만 변경하여 Q 값과 고유 주파수를 제어 할 수 있습니다. 노치 필터 코드MATLAB에서 노치 필터를 설계하기위한 노치 필터 코드는 다음과 같습니다. 올바른 사양으로 그중 하나를 작성하면 노치 필터가 제공됩니다. fm 방송 노치 필터거의 모든 주요 도시에서 FM 라디오 방송국에서 라디오 주파수를 수신 할 가능성이 높습니다. FM 방송 노치 필터는 30 ~ 88MHz 범위의 FM 신호에 대해 108db 감쇠를 제공합니다. 오디오 노치 필터노치 필터는 오디오 엔지니어링에 중요한 도구입니다. 일반적으로 원치 않는 일부 주파수 구성 요소는 원본 오디오에서 혼합됩니다. 이러한 주파수를 제거하거나 제거하기 위해 오디오 노치 필터가 사용됩니다. 오디오 노치 필터 설계 || 오디오 노치 필터 회로 || fm 노치 필터 회로다음 회로는 오디오 및 fm 노치 설계의 예입니다. 설계를 시작하기 전에 저항 및 커패시터 값을주의 깊게 관찰하십시오. 중심 주파수에 대한 공식도 제공됩니다. 오디오 노치 필터 회로도오디오 노치 필터는 매우 단순한 디자인입니다. 표준 절차에 따라 현재 상태에 대한 회로도를 쉽게 그릴 수 있습니다. 바이 쿼드 노치 필터바이 쿼드 필터는 디지털 필터입니다. 더 구체적으로 말하면 두 개의 극과 두 개의 XNUMX이있는 IIR 필터입니다. 'Biquad'는 Bi-quadratic이라는 용어의 약어입니다. 노치 필터는 토폴로지를 사용하여 설계 할 수도 있습니다. 필터의 전달 함수는 다음과 같습니다. 532nm 노치 필터532 nm 노치 필터는 다양한 광학 노치 필터입니다. 필터의 사양은 532nm이며, 이는 광학 노치가 532nm의 파장을 갖는 광 성분을 차단할 수 있음을 의미합니다. 가장 인기있는 광학 노치 필터 중 하나입니다. 785 nm와 같은 다른 사양이 있습니다. 고조파 노치 필터고조파 노치 필터는 특수한 유형의 노치 필터로 여러 분야에 적용됩니다. 필터는 다음 전달 함수를 따릅니다. H (z) = 12 (1 + A (z)) 노치 필터를 디지털 방식으로 설계하기 위해 시장에서 사용할 수 있는 다른 종류의 도구가 있습니다. 이러한 장치를 사용하여 많은 유형의 디지털 필터를 만들 수 있습니다. 주파수 값만 할당하는 것이 가장 좋습니다. 가장 좋아하는 도구 중 하나는 텍사스에서 생산됩니다. 악기. betaflight 노치 필터Betaflight는 다중 로터 항공기가 제어되는 비행 제어 소프트웨어입니다. 프로세스의 일부로 노치 필터도 소프트웨어에서 설계되고 조정됩니다. 노치 필터 전달 함수 유도다음 식은 전달 함수 노치 필터의 여기서 wz는 제로-원 주파수를 나타내며 wp는 극-원 주파수를 나타냅니다. 마지막으로 q는 노치 필터의 품질 계수를 의미합니다. Q는 – fr / 대역폭. 만약 ωp = ωz, 표준 노치 유형입니다. 만약 ωp > ωz, 하이 패스 노치 타입입니다. 만약 ωz <ωp, 저역 통과 노치 유형입니다. 심전도 신호용 노치 필터ECG 또는 심전도는 의학에서 매우 중요한 진단 과정입니다. 기계에서 생성 된 출력 데이터를 표시하기 위해 여러 필터가 사용됩니다. 필터가 없으면 값을 읽는 것이 매우 불가능합니다. ECG 판독에는 세 가지 종류의 필터가 사용됩니다. 그것들은 – 고역 통과 필터, 저역 통과 필터 및 노치 필터입니다. 고역 통과 필터는 고주파 성분을 필터링하는 반면 저역 통과 필터는 공통 주파수 성분에 대해 동일한 기능을 수행합니다. 노치 필터는 특정 주파수 범위를 필터링합니다. 특히 AC의 제공된 주파수는 ECG 판독 값을 방해합니다. 노치 필터는 이러한 간섭을 제거합니다. 북미의 경우 공급 주파수는 60Hz이므로 60Hz 노치 필터가 사용됩니다. 인도 및 공급 주파수가 50Hz 인 기타 국가에서는 50Hz 노치 필터가 사용됩니다. |
Matlab에서 노치 필터를 사용하여 필터링 하는 방법
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