フィルタ設計について、関連用語等を簡単にまとめます。
目次
フィルタ設計について
フィルタ設計は、以下項目を検討します。
- 周波数特性(フィルタ種類)
- 設計仕様(フィルタ仕様)
- (アナログ回路の場合)フィルタ回路を構成する素子や接続方法
- ノイズ除去等、入力データの処理
周波数特性(フィルタ種類)
振幅特性に対する設計要求が与えられることが多く、通過域や阻止域の周波数によって、以下のように呼ばれ方が変わる。
- 低域通過(ローパス)フィルタ
- 高域通過(ハイパス)フィルタ
- 帯域通過(バンドパス)フィルタ
- 帯域阻止(バンドエリミネーション)フィルタ
阻止域の幅が狭いものはノッチ・フィルタと呼ばれる
- 全域通過(オールパス)フィルタ
移送特性を変化させる目的で使われる
設計仕様(フィルタ仕様)
その他設計項目として、以下が存在
- パスバンド(角)周波数
- ストップバンド(角)周波数
- パスバンド リップル量
- ストップバンド減衰量
上記任意の値の仕様を満たす伝達関数を求め、フィルタとして使う。
伝達関数の求める方法として、多くの近似手法があり、代表的な近似結果が以下の通り。
- バターワースフィルタ
- チェビシェフフィルタ
それぞれのフィルタの特徴は、以下記事に示す。
dango-study.hatenablog.jp
ノイズ除去等、入力データの処理
観測したい信号にノイズが含まれる場合は、ノイズを除去することが求められる場合がある。
ノイズ除去方法としては、以下の通り。
- 特定の周波数成分を抽出
ローパスやハイパス等のフィルタを組み合わせて、通過周波数帯を選択する。この手法は、信号とノイズとがそれぞれ異なる周波数である場合に有効。
- 特定の周波数成分を除去
特定の決まった周波数を持つノイズが信号に入る場合は、ノッチフィルタが有効なケースがある。このフィルタは、特定の周波数成分だけを除去し、他の周波数帯には大きな影響を与えない。ただし、上記同様に信号とノイズとがそれぞれ異なる周波数である場合に有効。