En el procesamiento de señales , un filtro de eliminación de banda o filtro de rechazo de banda es un filtro que pasa la mayoría de las frecuencias sin alteraciones, pero atenúa aquellas en un rango específico a niveles muy bajos. [1] Es lo inverso de un filtro de paso de banda . Un filtro de muesca es un filtro de eliminación de banda con una banda de eliminación 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 de megafonía) 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 retroalimentación de audio , mientras tiene un efecto poco perceptible en el resto del espectro de frecuencia ( 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".
Normalmente, la anchura de la banda suprimida 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 por sólo semitonos . A partir de la figura de la respuesta de frecuencia de un filtro de eliminación de banda ideal, es obvio que el filtro de eliminación 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 eliminación y frecuencia central . La atenuación debe ser infinita en la banda eliminada y cero en las dos bandas de paso para un filtro de banda eliminada ideal. Los filtros de eliminación de banda están diseñados 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 eliminación de banda. La diferencia en los puntos de frecuencia inicial y final hace que los dos filtros se conecten de manera efectiva sin superponerse.
El filtro de eliminación de banda se puede representar como una combinación de filtros de paso bajo y de 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 diseñarlo como un prototipo de filtro de paso bajo que luego puede transformarse en un eliminador de banda. El filtro de muesca simple que se muestra se puede analizar directamente. La función de transferencia es,
Aquí está la frecuencia circular cero y es la frecuencia circular polar. La frecuencia cero es la frecuencia de corte y establece el tipo de filtro de muesca: filtros de muesca estándar cuando , filtros de 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 pasa 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 países donde la transmisión de energía es de 50 Hz, el filtro tendría un rango de 49 a 51 Hz.
A la hora de medir las no linealidades de los amplificadores de potencia, un filtro de muesca muy estrecho puede resultar muy útil para evitar la frecuencia portadora . El uso del filtro puede garantizar que no se exceda la potencia de entrada máxima de un analizador de espectro utilizado para detectar contenido espurio.
Se utiliza un filtro de muesca, generalmente un circuito LC simple , 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 inunda todas las demás señales. La trampa de ondas se utiliza para eliminar o reducir en gran medida la señal del transmisor cercano. [3]
Las radios definidas por software (SDR) más asequibles del mercado actual adolecen de rangos dinámicos y operativos limitados. En otras palabras, en entornos operativos del mundo real, un SDR puede saturarse fácilmente con una señal fuerte. En particular, las señales de transmisión de FM son muy fuertes y están en casi todas partes. Estas señales pueden evitar que un 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 desde una fuente o hasta un detector. Se basan en la dispersión o la 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 atraviesa el objeto será redirigida según la longitud de onda. Luego se puede usar una rendija para seleccionar las longitudes de onda que se deseen. También se puede utilizar una rejilla reflectante para el mismo propósito, aunque en este caso la luz se refleja en lugar de transmitirse. Los filtros de este diseño pueden ser de paso alto, de paso de banda o de paso bajo, según la configuración del sistema.
Cuando se utiliza óptica con materiales reales, la luz se atenuará en varias longitudes de onda debido a la interferencia con el medio a través del cual atravesó la luz. En este sentido, se puede utilizar la selección de materiales para filtrar selectivamente la luz según las longitudes de onda que estén mínimamente atenuadas. Hasta cierto punto, todos los sistemas ópticos reales sufrirán este fenómeno.
Alternativamente, 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 de un interferómetro de Michelson .
El filtro de suavizado es esencial en muchos campos, como el procesamiento de señales e imágenes , la visión por computadora y la estadística , afirma Roonizi (2021). [5] Algoritmos como la regularización de variación cuadrática y los adelantos de suavidad son la forma más común de realizar la eliminación de ruido de la señal. Estos algoritmos se implementan para filtros de suavizado de parada de banda y están siendo investigados por Roonizi (2021). [5] Se plantea un sencillo filtro de suavizado de parada de banda, que se construye conectando un filtro de suavizado de paso alto y un filtro de suavizado de paso bajo. Estas dos secciones de filtro suavizante están configuradas de forma paralela. Además, se sugirió que la correlación positiva del ruido promete obtener el mejor filtro de suavizado de supresión de banda.
El desarrollo de aplicaciones de telecomunicaciones eleva la demanda de filtros de radiofrecuencia y microondas , afirma Haddi (2019). [6] Esos filtros se utilizan comúnmente en sistemas de megafonía ( sistemas de megafonía ) y sistemas de altavoces para producir audio con gran calidad. Los filtros de microondas tienen una alta flexibilidad de actualización y un bajo costo. El filtro de banda eliminada en el campo de las telecomunicaciones ocupa un lugar respetable y es esencial para los transceptores de microondas. Por ejemplo, los sistemas de comunicación inalámbrica utilizan filtros de eliminación de banda para lograr el requisito de miniaturización.
El filtro de parada de banda Microstrip-line es conveniente de implementar con bajo costo y peso ligero. Hsieh y Wang (2005) afirmaron que los filtros de banda de microcinta convencionales están hechos de resonadores de circuito abierto en derivación . [7] Suelen tener la característica de tener una banda de parada estrecha . Sin embargo, alternar el filtro de supresión de banda para tener una respuesta de banda suprimida amplia con un diseño específico puede aportar una gran ventaja sobre los filtros de supresión de banda convencionales.
Las ventajas del filtro de banda microstrip diseñado por Hsieh & Wang (2005) es su tamaño compacto y su fácil implementación. Este filtro de supresión de banda mejorado con banda suprimida ancha 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 una estructura de acoplamiento de selección de frecuencia de un cuarto de longitud de onda, según lo afirmado por Hsieh y Wang (2005). Como resultado, un filtro de eliminación de banda estructurado simple con fácil implementación puede brindar las ventajas de los resonadores de orden inferior y un excelente rendimiento de banda de eliminación en comparación con los filtros de eliminación de banda de microcinta convencionales.
