En el procesamiento de señales , un filtro de rechazo de banda o filtro de supresión de banda es un filtro que deja pasar la mayoría de las frecuencias sin alterar, pero atenúa las que se encuentran en un rango específico a niveles muy bajos. [1] Es el inverso de un filtro de paso de banda . Un filtro de muesca es un filtro de supresión de banda con una banda de supresión estrecha ( factor Q alto ).
Los filtros de muesca estrecha ( ópticos ) se utilizan en espectroscopia Raman , reproducción de sonido en vivo ( sistemas de megafonía o sistemas PA) y en amplificadores de instrumentos (especialmente amplificadores o preamplificadores para instrumentos acústicos como guitarra acústica , mandolina , amplificador de bajo , etc.) para reducir o prevenir la realimentación de audio , mientras que tienen poco efecto perceptible en el resto del espectro de frecuencias ( filtros electrónicos o de software ). Otros nombres incluyen "filtro de límite de banda", "filtro de muesca en T", "filtro de eliminación de banda" y "filtro de rechazo de banda".
Por lo general, el ancho de la banda de rechazo es de 1 a 2 décadas (es decir, la frecuencia más alta atenuada es de 10 a 100 veces la frecuencia más baja atenuada). Sin embargo, en la banda de audio , un filtro de muesca tiene frecuencias altas y bajas que pueden estar separadas solo por semitonos . A partir de la figura de la respuesta de frecuencia de un filtro de rechazo de banda ideal, es obvio que el filtro de rechazo de banda es simplemente un filtro de paso de banda invertido donde comparten la misma definición de ancho de banda, banda de paso , banda de rechazo y frecuencia central . La atenuación debe ser infinita en la banda de rechazo y cero en las dos bandas de paso para un filtro de rechazo de banda ideal. Los filtros de rechazo de banda se diseñan mediante la combinación de un filtro de paso bajo y un filtro de paso alto en una configuración paralela. No se produce superposición en la suma del filtro de paso alto y el filtro de paso bajo durante el diseño del filtro de rechazo de banda. La diferencia en los puntos de frecuencia inicial y final hace que los dos filtros se conecten de manera efectiva sin superposición.
El filtro de supresión de banda se puede representar como una combinación de filtros de paso bajo y paso alto si el ancho de banda es lo suficientemente amplio como para que los dos filtros no interactúen demasiado. Un enfoque más general es diseñar un prototipo de filtro de paso bajo que luego se puede transformar en un filtro de supresión de banda. El filtro de muesca simple que se muestra se puede analizar directamente. La función de transferencia es,
Aquí se encuentra la frecuencia circular cero y es la frecuencia circular del polo. La frecuencia cero es la frecuencia de corte y establece el tipo de filtro de muesca: muesca estándar cuando , muesca de paso bajo ( ) y muesca de paso alto ( ). denota el factor Q. [2]
Para el filtro de muesca estándar, la formulación se puede reescribir como
donde es la frecuencia central rechazada y es el ancho de la banda rechazada.
Para países que utilizan líneas eléctricas de 60 Hz :
Esto significa que el filtro deja pasar todas las frecuencias, excepto el rango de 59 a 61 Hz. Esto se usaría para filtrar el zumbido de la red eléctrica de 60 Hz, aunque sus armónicos más altos aún podrían estar presentes.
Para los países donde la transmisión de energía es de 50 Hz, el filtro tendría un rango de 49 a 51 Hz.
Al medir las no linealidades de los amplificadores de potencia, un filtro de ranura muy estrecho puede ser muy útil para evitar la frecuencia portadora . El uso del filtro puede garantizar que no se supere la potencia de entrada máxima de un analizador de espectro utilizado para detectar contenido espurio.
Un filtro de muesca, generalmente un circuito LC simple , se utiliza para eliminar una frecuencia de interferencia específica. Esta es una técnica que se utiliza con receptores de radio que están tan cerca de un transmisor que inundan todas las demás señales. La trampa de ondas se utiliza para eliminar o reducir en gran medida la señal del transmisor cercano. [3]
La mayoría de las radios definidas por software (SDR) más asequibles del mercado actual tienen rangos dinámicos y operativos limitados. En otras palabras, en entornos operativos del mundo real, una SDR puede saturarse fácilmente con una señal fuerte. En particular, las señales de transmisión FM son muy fuertes y se encuentran prácticamente en todas partes. Estas señales pueden impedir que una SDR procese otras señales débiles. Los filtros de muesca FM son muy útiles para aplicaciones SDR y su popularidad ha aumentado.
En óptica, existen varios métodos para filtrar longitudes de onda seleccionadas de una fuente o de un detector. Se basan en la dispersión o interferencia destructiva .
Se puede utilizar una rejilla de difracción [4] o un prisma dispersivo para redirigir selectivamente longitudes de onda de luz seleccionadas dentro de un sistema óptico.
En el caso de rejillas de transmisión y prismas, la luz policromática que pasa a través del objeto se redirigirá según la longitud de onda. A continuación, se puede utilizar una rendija para seleccionar las longitudes de onda deseadas. También se puede utilizar una rejilla reflectante para el mismo fin, aunque en este caso la luz se refleja en lugar de transmitirse. Los filtros de este diseño pueden ser de paso alto, paso de banda o paso bajo, según la configuración del sistema.
Al utilizar ópticas con materiales reales, la luz se atenuará en varias longitudes de onda debido a la interferencia con el medio por el que atraviesa la luz. En este sentido, la selección de materiales puede utilizarse para filtrar selectivamente la luz según las longitudes de onda que se atenúen mínimamente. Hasta cierto punto, todos los sistemas ópticos reales sufrirán este fenómeno.
Como alternativa, también es posible utilizar una superficie reflectante oscilante para provocar una interferencia destructiva con la luz reflejada a lo largo de una única trayectoria óptica. Este principio es la base del interferómetro de Michelson .
El filtro de suavizado es esencial en muchos campos, como el procesamiento de señales e imágenes , la visión por computadora y las estadísticas , como afirmó Roonizi (2021). [5] Los algoritmos como la regularización de variación cuadrática y los valores previos de suavidad son la forma más común de realizar la eliminación de ruido de la señal. Estos algoritmos se implementan en filtros de suavizado de banda eliminada y están siendo investigados por Roonizi (2021). [5] Se plantea un filtro de suavizado de banda eliminada ingenuo, que se construye conectando un filtro de suavizado de paso alto y un filtro de suavizado de paso bajo. Estas dos secciones de filtro de suavizado se configuran de forma paralela. Además, se sugirió que la correlación de ruido positiva promete obtener el mejor filtro de suavizado de banda eliminada.
El desarrollo de aplicaciones de telecomunicaciones aumenta la demanda de filtros de radiofrecuencia y microondas , afirma Haddi (2019). [6] Estos filtros se utilizan comúnmente en sistemas de megafonía (PA ) y sistemas de altavoces para producir audio de gran calidad. Los filtros de microondas tienen una gran flexibilidad de actualización y un bajo coste. El filtro de banda en el campo de las telecomunicaciones tiene un lugar respetable, ya que es esencial para los transceptores de microondas. Por ejemplo, los sistemas de comunicación inalámbrica hacen uso de filtros de banda para lograr el requisito de miniaturización.
El filtro de banda supresora de línea de microbanda es conveniente de implementar con bajo costo y peso ligero. Hsieh y Wang (2005) afirmaron que los filtros de banda supresora de línea de microbanda convencionales están hechos de resonadores de circuito abierto en derivación . [7] Por lo general, tienen la característica de tener una banda supresora estrecha. Sin embargo, alternar el filtro de banda supresora para tener una respuesta de banda supresora amplia con un diseño específico puede traer una gran ventaja sobre los filtros de banda supresoras convencionales.
Las ventajas del filtro de eliminación de banda de microbanda diseñado por Hsieh y Wang (2005) son su tamaño compacto y su fácil implementación. Este filtro de eliminación de banda mejorado con una banda de eliminación amplia tiene una cantidad adicional de ceros de transmisión . El propósito de este diseño es combinar un resonador de un cuarto de longitud de onda en circuito abierto en derivación con una sección de estructura de acoplamiento de selección de frecuencia de un cuarto de longitud de onda, establecido por Hsieh y Wang (2005). Como resultado, un filtro de eliminación de banda estructurado simple con una fácil implementación puede traer ventajas de resonadores de orden inferior , un gran rendimiento de banda de eliminación en comparación con los filtros de eliminación de banda de microbanda convencionales.
