Фильтры верхних и нижних частот
Амплитудно-частотные характеристики фильтров верхних и нижних частот имеют простейшую форму. Фильтр верхних частот называют также фильтром отсечки (подавления) нижних частот, а фильтр нижних частот — фильтром отсечки (подавле-
Рис. 7.9. Гоафик амплитудно-частотной характеристики эквалайзера в прямоугольной системе координат X/Y ния) верхних частот. Оба эти типа фильтров пропускают составляющие, попадающие в полосу пропускания, без изменения, в то же время ослабляющие или отсекающие составляющие в остальном диапазоне частот.
Фильтрация не обеспечивает идеального пропускания или подавления спектральных составляющих. Фильтры ослабляют составляющие в спектре сигнала по-разному, в зависимости от их частоты. Фильтр характеризуется частотой отсечки (cutofffrequency — значение этого параметра обычно задается пользователем. В случае фильтра нижних частот чем выше по частоте отстоит спектральная составляющая сигнала от частоты отсечки, тем сильнее она подавляется (ослабляется). Чем ближе составляющая спектра сигнала находится к частоте отсечки, тем меньше она ослабляется, поэтому гармоники, близкие к частоте отсечки, остаются слышимыми, в то время как гармоники, отстоящие от частоты отсечки на несколько октав, сильно ослаблены и их практически невозможно услышать. В случае фильтра верхних частот происходит обратное: чем ниже по частоте отстоит спектральная составляющая сигнала от частоты отсечки, тем сильнее она ослабляется.
Если изобразить зависимость коэффициента ослабления гармоник сигнала от частоты, то получится наклонная линия. Чем выше (или ниже) заданной частоты отсечки находится та или иная гармоника, тем сильнее она ослабляется фильтром. У одних фильтров наклон амплитудно-частотной характеристики меньше, у других — больше. Наклон амплитудно-частотной характеристики фильтра измеряется в децибелах на октаву.
Стандартный наклон амплитудно-частотной характеристики фильтра составляет 6, 12, 18 и 24 дБ на октаву. Например, если наклон амплитудно-частотной характеристики фильтра составляет 12 дБ на октаву, то составляющая частотой, которая на октаву выше частоты отсечки фильтра, ослабляется на 12 дБ; составляющая частотой, которая на две октавы выше частоты отсечки фильтра, ослабляется на 24 дБ и т.д. Таким образом, наклон 6 дБ на октаву, по сравнению с наклоном 24 дБ на октаву, более пологий. Это означает, что те составляющие, которые во втором случае уже не слышны, в первом случае имеют еще достаточную амплитуду для того, чтобы восприниматься на слух в спектре сигнала. Наклон ампли-тудно-частотной характеристики фильтра называют еще спадом или завалом, потому что фильтр “заваливает” частоты за пределами диапазона частот, ограниченного частотой отсечки. В одних фильтрах предусмотрена возможность выбора пользователем наклона амплитудно-частотной характеристики из нескольких вариантов, а в других он фиксированный.
Частота отсечки определяется, как правило, как частота, на которой фильтр ослабляет входной сигнал на 3 дБ (рис. 7.10). Участок частот за пределами полосы пропускания фильтра, ограниченной частотой отсечки (в случае фильтра нижних частот это частоты выше частоты отсечки, а в случае фильтра верхних частот это частоты ниже частоты отсечки), называется полосой непрозрачности или полосой заграждения фильтра, потому что составляющие спектра, попавшие в этот диапазон частот, не проходят на выход фильтра. Участок частот по другую сторону частоты отсечки называется полосой пропускания или полосой прозрачности, потому что составляющие, попавшие в эту полосу частот, проходят через фильтр без изменения.