Filter Design   필터 설계

(2023-08-14)

여파기 설계, 아날로그 필터 설계


1. 필터 설계 (Filter Design)통신,계측 등 각종 응용의 중요 요소인 필터설계에 대해서는,
     - 설계 사양으로부터 실제 회로 실현에 이르는 완벽한 설계 이론이 존재


2. 아날로그 필터 설계 (Analog Filter Design)

  ※ (요약)
     - 원하는 주파수응답 특성(규격)과 가장 근사적으로 일치하는 진폭,위상 응답을 갖는,
     - 필터전달함수를 찾아서,
     - 이를 실제 회로로 구현하는 과정

  ㅇ 일반적인 아날로그 필터 설계 과정

     - ① 필터 사양(규격) 결정
        . 원하는 `주파수응답(특히, 진폭 응답)` 특성 결정
           .. 통과대역 경계 주파수, 저지대역 경계 주파수,
           .. 통과대역 리플 (허용 편차), 저지대역 리플 (최소 필요 감쇠량) 등 상하한 범위 구간

     - ② 정규화
        . Prototype LPF 필터(차단주파수: 1[rad/s],임피던스: 1[Ω])로 `특성 규격화`
           .. 정규화LPF 필터 특성 곡선 및 수치표는 연구결과 문헌으로부터 획득 가능

     - ③ 필터 근사화 (Filter Approximation)
        . 물리적으로 실현가능한 (주어진 사양을 만족시키는), 필터 `전달함수`를 찾는 과정
           .. 보다 구체적으로, 극점(Pole)영점(Zero)의 위치를 결정하는 일

     - ④ 주파수 변환 (Frequency Transformation)
        . 근사법에 의해 구해진 Prototype LPF로부터 LPF/HPF/BPF 등의 실제 필터로 `주파수 변환`  

     - ⑤ 필터 합성 (Filter Synthesis)
        . 적절하게 정해진 필터 함수로부터, 적당한 회로 소자로 `필터 회로 구현`
           .. 크기,가격,무게,수명 등 고려


3. 디지털 필터 설계 (Digital Filter Design)

  ㅇ 일반적인 디지털 필터 설계 과정

     - ① 필터 사양(규격) 결정 :  아날로그 필터와 거의 동일함
        . 원하는 주파수응답(특히, 진폭 응답) 특성 결정
           .. 통과대역 경계 주파수, 저지대역 경계 주파수, 통과대역 리플, 
              저지대역 리플 등 상하한 범위구간 제시

     - ② 필터 사양에 적합한 필터 종류필터 계수 결정
        . FIR 필터, IIR 필터 택일
        . 전달함수 또는 차분방정식의 계수 결정

     - ③ 적절한 필터 구조 선택
        . 선택된 필터 구조에 맞게 전달함수의 분해,변형

     - ④ 유한어장효과 분석

     - ⑤ 물리적 구현

필터
   1. 필터/필터링   2. 이상,실제 필터   3. 필터 설계   4. 주파수 변환  


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