تعریف فیلتر میان نگذر

فیلتر میان نگذر:
از طریق ترکیب کردن یک فیلتر پایین گذر RC ساده با یک فیلتر بالا گذر RC می توانیم به سادگی یک فیلتر میان گذر را ایجاد کنیم که اجازه عبور فرکانس های موجود در بازه بین دو فرکانس قطع را می دهد.

اما این امکان نیز وجود دارد که همان فیلترهای بالا گذر و پایین گذر را به نحوی دیگر به هم متصل کنیم که یک نوع پیکربندی متفاوت با شبکه های فیلتر RC به وجود بیاید.

به این پیکر بندی فیلتر میان نگذر می گویند. همان طور که اشاره کردیم، در یک فیلتر میان نگذر، باند فرکانسی موجود در بین دو فرکانس قطع یا کامل حذف می شود و یا تا حد بسیار زیادی تضعیف می شود.

فیلتر میان نگذر که به اختصار به آن BSF نیز می گویند، در واقع یک نوع از مدارات «انتخاب گر فرکانس» (Frequency Selective) است که عملکرد آن ها دقیقا برعکس عملکرد یک فیلتر میان گذر است که قبلا بررسی کردیم.

یک فیلتر میان نگذر که به آن فیلتر حذف باند نیز می گویند، تمام فرکانس ها، به غیر از فرکانس های بازه توقف را از خود عبور می دهد. فرکانس های موجود در یک باند توقف مشخص در این فیلتر به شدت تضعیف می شوند.

اگر این باند توقف بسیار باریک باشد و در بازه ای چند هرتزی، تضعیف بسیار شدیدی صورت گیرد،

آن گاه به فیلتر میان گذر عموما فیلتر شکافی می گویند؛ زیرا پاسخ فرکانسی این فیلتر، شکافی عمیق همراه با قدرت گزینش گری بسیار بالا (یک منحنی پله مانند با شیب تند) را نشان می دهد، در حالی که نمودار پاسخ فرکانسی سایر فیلترهای میان نگذر دارای یک باند وسیع تر و تغییرات هموارتر است.

درست همانند یک فیلتر میان گذر، فیلتر میان نگذر (یا فیلتر شکافی یا حذف باند) یک مدار فیلتر مرتبه دو است که دو فرکانس قطع دارد.

به این فرکانس های قطع عموما فرکانس-3dB یا «نقاط نیم توان» (Half-Power Points) می گویند. فیلتر میان نگذر یک باند توقف فرکانسی را بین دو فرکانس قطع-3dB به وجود می آورد.

بنابراین عملکرد یک فیلتر میان نگذر به این صورت است که فرکانس های از صفر (مقدار DC) تا اولین یا پایین ترین نقطه فرکانس قطع، یعنیfL و نیز تمام فرکانس های بالاتر از دومین یا بزرگ ترین فرکانس قطع، یعنی
fH را عبور می دهد، اما فرکانس های بین این دو نقطه را یا کاملا رد و یا تضعیف می کند.

بنابراین می توان گفت پهنای باند فیلتر یا BW بر اساس fH-fL به دست می آید. بنابراین در یک فیلتر میان نگذر «پهن باند» (Wide Band)، باند توقف واقعی فیلتر بین دو نقطه -3dB پایین و بالا است که فرکانس ها در این بازه حذف می شوند.

بر همین اساس منحنی پاسخ فرکانسی مربوط به یک فیلتر میان نگذر ایده آل را می توان همانند تصویر زیر در نظر گرفت.

در نمودارهای دامنه و فاز مربوط به فیلتر میان نگذر که در تصویر فوق نشان داده شده اند، می توان به راحتی مشاهده کرد که مقادیرfL و fH و fC بسیار مشابه با همان نقاطی هستند که برای توصیف رفتار یک فیلتر میان گذر از آن ها استفاده کردیم.

این امر بدین دلیل است که فیلتر میان نگذر در واقع فرم مکمل یا معکوس شده فیلتر میان گذر استاندارد است.

تعاریفی که برای پهنای باند، باند عبور، باند توقف و فرکانس مرکزی ارائه می شوند، همانند قبل هستند و ما می توانیم از فرمول های مشابهی برای محاسبه پهنای باند BW، فرکانس مرکزی fC و فاکتور کیفیت Q استفاده کنیم.

فیلتر میان نگذر ایده آل در باند توقف خود دارای تضعیف بی نهایت است، در حالی که در هر دو باند عبور تضعیف آن صفر در نظر گرفته می شود.

همچنین گذار بین هر دو باند عبور و باند توقف به صورت عمودی (شکل پله) است.