1. 필터 설계 (Filter Design)
ㅇ 통신,계측 등 각종 응용의 중요 요소인 필터의 설계에 대해서는,
- 설계 사양으로부터 실제 회로 실현에 이르는 완벽한 설계 이론이 존재
※ (필터 설계 요약) : (사양 → 필터 전달함수 → 구현)
- 원하는 주파수응답 특성(규격,사양)과,
. 원하는 주파수 응답 : (|H(ω)|, ∠H(ω))
- 가장 근사적으로 일치하는 진폭,위상 응답을 갖는, 필터 전달함수를 찾아서,
. 이를 만족하는 필터 전달함수 : H(s) 또는 H(z)
- 이를 실제 회로 또는 알고리즘으로 구현하는 과정
2. 아날로그 필터 설계 (Analog Filter Design)
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`
.. 정규화된 LPF 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) 및 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 종류 및 필터 계수 결정
. 디지털 필터 종류 (FIR 필터, IIR 필터) 택일
. 전달함수 또는 차분방정식의 계수 결정
- ③ 적절한 필터 구조 선택
. 선택된 디지털 필터 구현 구조에 맞게 전달함수의 분해,변형
.. 직접형, 종속형, 병렬형, 격자형 등
- ④ 유한어장효과 분석
. 디지털 경우 만 존재하는 문제로써
.. 양자화오차, 오버플로우, 반올림오차 등
- ⑤ 물리적 구현