Filtri – Telecomunicazioni

 

Un filtro è un quadripolo che permette il passaggio di una porzione dello spettro del segnale in ingresso compreso in un determinato intervallo di frequenze, chiamato banda passante, e l’attenuazione della parte esterna ad essa, cioè la banda oscura.

È un dispositivo distorcente, ovvero che il segnale di uscita sarà diverso da quello di entrata.

 

In base alla banda passante si possono identificare:

  • Banda passante, ossia l’intervallo di frequenze in cui la risposta dell’ampiezza si mantiene costante (il segnale che passa).
  • Banda oscura, ossia la porzione esterna alla banda passante, cioè il segnale che non viene evidenziato dal filtro.
  • Frequenze di taglio, ossia le frequenze in corrispondenza dell’attenuazione al 70% rispetto al centro banda, (nei filtri reali) ovvero la parte centrale della banda passante.

Risposta in frequenza di un filtro ideale. Questo tipo di filtro non può essere realizzato, pertanto i filtri reali presentano gli “angoli smussati” lungo le frequenze di taglio.

I filtri sono realizzati da componenti reattivi, quali condensatori, resistenze e induttanze:
Le induttanze e le resistenze bloccano i segnali ad alta frequenza, lasciando passare quelli a bassa frequenza.
I condensatori si comportano al contrario: creano una forte resistenza sulle frequenze basse e lasciano passare quelle alte.

Per il condensatore:

Z = \frac {1} {j 2 \pi f C}
\omega = 2 \pi f

per le induttanze:

Z = j \omega L
\omega = 2 \pi f

Esistono due tipologie di filtri:

  • Filtri passivi – sono quei filtri con risposta in ampiezza minore o uguale al segnale di ingresso.
    (Il valore A0 massimo è uguale a 1)
  • Filtri attivi – impiegano, oltre ai componenti passivi, anche componenti attivi, quali amplificatori operazionali. Il segnale in uscita sarà quindi amplificato rispetto al segnale di ingresso.
    (Il valore A0 è maggiore di 1)

Tali filtri possono essere suddivisi, secondo i componenti che contengono, in:

  • Filtri di I Ordine – Realizzati da un solo componente reattivo e hanno una sola frequenza di taglio (filtri passa-basso e passa-alto).
  • Filtri di II Ordine – Realizzati da più componenti reattivi e hanno più frequenze di taglio
    (filtri passa-banda e elimina-banda).

 

Classificazione dei filtri in base all’andamento della risposta in ampiezza:

Filtri di I Ordine:

  • Filtri passa-basso – La banda passante si trova al di sotto della frequenza di taglio inferiore.

    Low_pass_filter

    Filtro passa-basso

 

 

  • Filtri passa-alto – La banda passante si trova al di sopra della frequenza di taglio superiore.High_pass_filter

Filtri di II Ordine:

  • Filtri passa-banda – La banda passante si trova all’interno di due frequenze di taglio.
  • Filtri elimina-banda – Eliminano le frequenze comprese tra due frequenze di taglio.

Fonti: Appunti personali, Wikipedia
Immagini: Wikipedia, Google Immagini

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