Es wird ein sogenannter Filter verwendet. Sie können Filter aus allen möglichen Dingen erstellen.
RC-Filter aus Widerständen und Kondensatoren sind wahrscheinlich am einfachsten zu verstehen. Grundsätzlich wirkt der Kondensator als Widerstand, jedoch mit unterschiedlichem Widerstand bei unterschiedlichen Frequenzen. Wenn Sie einen Widerstand hinzufügen, können Sie einen frequenzabhängigen Spannungsteiler erstellen. Dies wird als RC-Filter bezeichnet. Sie können Hochpass- und Tiefpassfilter mit einem Widerstand und einem Kondensator herstellen. Ein Tiefpassfilter ist so ausgelegt, dass es niedrige Frequenzen durchlässt und hohe Frequenzen blockiert, während ein Hochpassfilter das Gegenteil bewirkt. Ein Tiefpass in Reihe mit einem Hochpass bildet einen Bandpass, der Frequenzen innerhalb eines bestimmten Bereichs durchlässt und andere Frequenzen blockiert. Beachten Sie, dass der Betrieb eines RC-Filters (und der meisten Filter) von der Quelle und der Lastimpedanz abhängt.
simulieren Sie diese Schaltung - Schema erstellt mit CircuitLab
Filter können auch mit anderen Komponenten wie Induktoren hergestellt werden. Induktivitäten wirken ebenfalls wie Widerstände, ändern sich jedoch als Kondensatoren in die entgegengesetzte Richtung. Bei niedrigen Frequenzen sieht eine Induktivität wie eine kurze aus, während ein Kondensator wie eine offene aussieht. Bei hohen Frequenzen sieht ein Induktor wie eine Unterbrechung aus, während ein Kondensator wie ein Kurzschluss aussieht. LC-Filter sind Filtertypen mit Induktivitäten und Kondensatoren. Es ist möglich, einen ziemlich scharfen LC-Filter herzustellen, der schnell abschaltet und mit einem variablen Kondensator einfach abzustimmen ist. Dies wird normalerweise für einfache Funkgeräte wie Kristallfunkgeräte durchgeführt.
simulieren Sie diese Schaltung
Sie können Bandpassfilter aus allem machen, was eine Resonanzfrequenz hat. Ein Kondensator und ein Induktor in Reihe oder parallel bilden einen Resonanz-Tankkreis, der als Bandpass- oder Bandsperrfilter verwendet werden kann, je nachdem, wie Sie ihn genau anschließen. Eine Antenne ist auch ein Bandpassfilter - sie empfängt nur Frequenzen mit Wellenlängen um die Größe der Antenne. Zu groß oder zu klein und es wird nicht funktionieren. Hohlräume können auch als Filter verwendet werden - eine versiegelte Metallbox verfügt über verschiedene Stehwellenmodi, die zur Verwendung als Filter genutzt werden können. Elektronische Wellen können auch in andere Wellen wie Schallwellen umgewandelt und gefiltert werden. SAW-Filter (Surface Acoustic Wave) und Kristallfilter arbeiten beide durch mechanische Resonanz und nutzen den piezoelektrischen Effekt als Schnittstelle zur Schaltung. Es ist auch möglich, Filter aus Übertragungsleitungen zu bauen, indem ihre inhärente Induktivität und Kapazität sowie konstruktive und destruktive Interferenzen ausgenutzt werden, die sich aus Reflexionen ergeben. Ich habe eine Reihe von Mikrowellenbandfiltern gesehen, die aus einem verrückt geformten Stück Kupfer bestehen, das auf eine Leiterplatte gedruckt ist. Diese nennt manFilter für verteilte Elemente . Übrigens können die meisten dieser anderen Filter alle als LC- oder RLC-Schaltungen modelliert werden.
Jetzt ist ein softwaredefiniertes Radio ein ganz anderes Tier. Da Sie mit digitalen Daten arbeiten, können Sie nicht einfach einige Widerstände und Kondensatoren auf das Problem werfen. Stattdessen können Sie einige Standardfiltertopologien wie FIR oder IIR verwenden. Diese bestehen aus einer Kaskade von Multiplikatoren und Addierern. Die Grundidee besteht darin, eine Zeitbereichsdarstellung des benötigten Filters zu erstellen und diesen Filter dann mit den Daten zu falten. Das Ergebnis sind gefilterte Daten. Es ist möglich, Tiefpass- und Bandpass-FIR-Filter zu bauen.
Die Filterung geht Hand in Hand mit der Frequenzumwandlung. Es gibt einen Parameter namens Q. Dies ist der Qualitätsfaktor. Bei Bandpassfiltern hängt dies von der Bandbreite und der Mittenfrequenz ab. Wenn Sie einen 100 Hz breiten Filter mit 1 GHz herstellen möchten, benötigen Sie einen Filter mit einem astronomisch hohen Q. Dieser Wert ist nicht realisierbar. Sie filtern stattdessen mit einem Filter mit niedrigem Q (breit), konvertieren auf eine niedrigere Frequenz herunter und filtern dann mit einem anderen Filter mit niedrigem Q. Wenn Sie jedoch 1 GHz in beispielsweise 10 MHz konvertieren, hat ein 100-Hz-Filter ein viel vernünftigeres Q. Dies wird häufig in Radios und möglicherweise mit mehr als einer Frequenzumwandlung durchgeführt. Zusätzlich,
Bei digitalen Filtern ist der Q-Wert umso höher und der Filter umso selektiver, je länger der Filter ist. Hier ist ein Beispiel eines FIR-Bandpassfilters:
Die obere Kurve ist der Frequenzgang des Filters und die untere Kurve ist eine grafische Darstellung der Filterkoeffizienten. Sie können sich diese Art von Filter als eine Möglichkeit vorstellen, nach passenden Formen zu suchen. Die Filterkoeffizienten enthalten bestimmte Frequenzkomponenten. Wie Sie sehen können, schwingt die Antwort etwas. Die Idee ist, dass diese Schwingung mit der Eingangswellenform übereinstimmt. Frequenzkomponenten, die genau übereinstimmen, werden in den Ausgangs- und Frequenzkomponenten angezeigt, die nicht aufgehoben werden. Ein Signal wird gefiltert, indem die Filterkoeffizienten jeweils eine Abtastung entlang des Eingangssignals verschoben werden, und bei jedem Versatz werden die entsprechenden Signalabtastungen und Filterkoeffizienten multipliziert und summiert. Dies führt im Grunde dazu, dass Signalkomponenten gemittelt werden, die nicht mit dem Filter übereinstimmen.
cos(A)cos(B)=12(cos(A+B)+cos(A−B))