Faasifilter

Faasifilter on signaalitöötlusfilter, mis edastab kõiki signaali sagedusi võrdse võimendusega, kuid annab neile sagedusest sõltuva faasinihke. Faasifiltri võimendus on võrdne ühega kõigil sagedustel, mis tähendab, et signaali ühegi edastatava sageduse amplituudi ei suurendata ega vähendata.

Faasifiltrit kirjeldatakse tavaliselt sagedusega, mille juures faasinihe saavutab 90°. Ideaalne faasifilter nihutab signaali kõigi sageduskompnentide võnkefaasi 90° võrra.

Faasifiltrit kasutatakse peamiselt signaalitöötluses tekkivate soovimatute faasinihete kompenseerimiseks.

Levinud rakendused

Faasifilter on väga levinud muusikaproduktsioonis mitmesugustes helitöötlussüsteemides. Seda filtrit kasutatakse näiteks heli järelkõla tekitamiseks. Nii on võimalik jätta mulje, nagu kuulataks muusikat mõnes kindlat tüüpi ruumis, näiteks kontserdisaalis. Faasifiltriga tekitatakse ka erinevaid efekte, näiteks elektrikitarri helivärvingu muutmiseks.

Samuti saab faasifiltriga eemaldada signaalide edastamisel (nt läbi telefoniliini) tekkinud faasinihkeid, et lõpp-punkti jõudnud signaalid omavahel õiges faasis oleksid.

Teostused

Faasifiltrite teostusi on väga palju. Lisaks analoogteostustele on võimalik faasifiltrit teostada ka digitaalselt.

Aktiivsed analoogteostused

Vaadeldavates skeemides on aktiivseks osaks operatsioonivõimendi.

Kasutades madalpääsfiltrit

Operatsioonivõimendil ja madalpääsfiltril põhinev faasifilter

Operatsioonivõimendit, madalpääsfiltrit ja kahte ühesugust takistit kasutades on võimalik vastavalt lisatud skeemile koostada esimest järku faasifilter ülekandefunktsiooniga

$H(s)=-{\frac {s-{\frac {1}{RC}}}{s+{\frac {1}{RC}}}}={\frac {1-sRC}{1+sRC}},\,$

millel on poolus –1/RC ja nullkoht 1/RC juures.

Ringsagedusel ω avalduvad funktsiooni $H(j\omega )$ amplituud ja faas kujul

$|H(j\omega )|=1\quad {\text{ja}}\quad \angle H(j\omega )=-2\arctan(\omega RC)\,$

Madalpääsfiltriga faasifilter käitub järgmiselt:

• Lõikesagedusest madalamatel sagedustel läheneb faasinihe 0°-le
• Lõikesagedusest kõrgematel sagedustel läheneb faasinihe –180°-le
• Lõikesagedusel ω=1/RC (sisendsagedusel f=1/(2πRC)) tekib faasinihe –90°

Kasutades kõrgpääsfiltrit

Operatsioonivõimendil ja kõrgpääsfiltril põhinev faasifilter

Operatsioonivõimendit, kõrgpääsfiltrit ja kahte ühesugust takistit kasutades on võimalik vastavalt lisatud skeemile koostada esimest järku faasifilter ülekandefunktsiooniga

${H(s)={\frac {s-{\frac {1}{RC}}}{s+{\frac {1}{RC}}}}\,}$

Ringsagedusel ω on funktsiooni $H(j\omega )$ amplituud ja faas vastavalt

$|H(j\omega )|=1\quad {\text{ja}}\quad \angle H(j\omega )=\pi -2\arctan(\omega RC)$

Kõrgpääsfiltriga faasifilter käitub järgmiselt:

• Lõikesagedusest madalamatel sagedustel läheneb faasinihe -180°-le
• Lõikesagedusest kõrgematel sagedustel läheneb faasinihe 0°-le
• Lõikesagedusel ω=1/RC (sisendsagedusel f=1/(2πRC)) tekib faasinihe –90°

Passiivsed analoogteostused

Passiivkomponentidest X-sektsiooniga faasifilter

Need filtrid ei sisalda aktiivset komponenti, nagu on operatsioonivõimendid. Operatsioonivõimendi asemel kasutatakse siin induktiivpoole ja kondensaatoreid.

Passiivse faasifiltri tüüpiline näide on võrefilter.(ingl lattice filter) ehk X-sektsiooniga filter, Selle filtri impedants on konstantne kõigil sagedustel, kuid sisendi ja väljundi suhteline faas sõltub sagedusest. Võrefiltrit kasutatakse sageli koos teiste konstantse takistusega filtritega, nagu näiteks sild-T-ekvalaiserid.

Levinumad passiivsed analoogteostused:

• Võrefilter (X-sektsiooniga filter)
• T-sektsiooniga filter
• Sillatud T-sektsiooniga filter

Vaata ka

• Madalpääsfilter
• Kõrgpääsfilter
• Ribatõkkefilter
• Ribapääsfilter