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【技术干货】 全通滤波器(ALL PASS FILTER)

作者:yousu04 日期(qi):2020-07-29 阅读量:

全通(tong)滤(lv)(lv)波器是一种电子滤(lv)(lv)波器,所有(you)的(de)(de)频(pin)率(lv)都(dou)能相(xiang)等地通(tong)过(guo),但改变了不同频(pin)率(lv)之间(jian)的(de)(de)相(xiang)位(wei)关系。它通(tong)过(guo)根据频(pin)率(lv)改变传播(bo)延时实现(xian)的(de)(de)。一般来说,这(zhei)种滤(lv)(lv)波器被描述为(wei)在某个频(pin)率(lv)相(xiang)位(wei)偏(pian)移90°。

全通滤波(bo)器不同于电子延(yan)时,因为(wei):

-电(dian)子延(yan)时对所有频率引入了相同数量的延(yan)时 (纯延(yan)时)。

-全通只对一个有限的频率(lv)范(fan)围(wei)引入延时。

-全通(tong)延时对于有限(xian)的频率(lv)范围内不是均等的,但改变(bian)了每个频率(lv)(群延时)。

正如(ru)简单的HPF和LPF(如(ru)Butterworth 和Linkwitz-Riley)的阶数是以6dB/倍频程分类:

1 st order =6dB/octave, 在截止频率相位偏(pian)移45°

2 nd order =12dB/octave, 在截止(zhi)频率(lv)相位偏移(yi)90°

3 rd order =18dB/octave, 在截止频率相位偏移(yi)135°

4 th order=24dB/octave, 在截(jie)止(zhi)频率相位偏移180°

全(quan)通滤波器(qi)是以(yi)相位(wei)偏移90°的(de)阶(jie)数(shu)来分类的(de)。

1 st order = 90° 全(quan)通频率(lv)相(xiang)位偏移。

2 nd order = 180° 全通频率相位偏移。

一阶全通滤波器在(zai)1kHz:

-在20 kHz将不会产生(sheng)相位偏(pian)移

-在1 kHz将(jiang)产生90°相位偏(pian)移

-在20 Hz将产(chan)生(sheng)180°相位偏移

一阶(jie)全通滤波器@ 1kHz(90°@ 1 kHz)


1.jpg


图片显(xian)示,一阶全通(tong)滤波器(qi)在较低频率范围“去偏(pian)极”。


二(er)阶全通滤波器在1KHz。

-在20 kHz将不会(hui)产生(sheng)相位偏移。

-在(zai)1 kHz将产(chan)生180°相位偏移。

-在20 Hz将不会(hui)产生相位偏移。


二阶(jie)全通滤波器@ 1kHz(180° @ 1kHz)


2.jpg

图片显示(shi),二阶全(quan)通滤波器在较低(di)的频率范围保持相(xiang)同的极性。


全通滤(lv)波(bo)器的一个额(e)外(wai)参数(shu)是带(dai)宽或“Q”(一阶(jie)90°或二(er)阶(jie)180°的相位偏移(yi)影响的频率范(fan)围)。

带宽越大(或Q越低),将会有(you)更多的频率相位偏移(yi)变化。

带宽越(yue)小(或Q越(yue)高),将会有更少的频率相(xiang)位偏移变(bian)化。

Galileo每(mei)个通(tong)道包(bao)含4个全通(tong)滤波器(二阶(jie))。

可编辑的参数有频率和Q。


3.jpg


这样做的(de)原因是为了减(jian)少不(bu)同(tong)的(de)扬声器系统结合(he)时相位的(de)差异(yi)。

当相位(wei)差在120°- 180°之间,结合后的(de)结果是损(sun)失能量。

但当相位差小于120°,结(jie)合(he)后的结(jie)果是产生额外的能量。

接下来(lai)的一(yi)系列图形展示了一(yi)个实际(ji)问题(ti)例子(zi)和一(yi)个实现解(jie)决方(fang)案:

绿(lv)色线是系统(tong)A

红色线是系统B

系统B表现(xian)出更多的相移,从250 Hz到500 Hz的频率范围之间(jian)相位差(cha)在150°- 180°


4.jpg


系统(tong)A和系统(tong)B结合(he)后(hou)的(de)响(xiang)应显(xian)示了(le)从(cong)250 Hz到(dao)500 Hz的(de)频率(lv)范围之(zhi)间能量损失(shi)了(le)(在300 Hz损失(shi)最大)


5.jpg


绿色(se)线是系统A

红色线是(shi)系统B

蓝色线是电(dian)子通道(dao)(不处理)


6.jpg

7.jpg


绿色线是系统A

红色线是系统B

蓝色线是在287 Hz使用了一个Q值为1的(de)二(er)阶全(quan)通(tong)滤波器(qi)的(de)电子(zi)通(tong)道(这(zhei)样可以改变系(xi)统(tong)A的(de)相位来“匹配”系(xi)统(tong)B的(de)相位)


8.jpg


绿色线是系统A

红(hong)色线是系统B

蓝(lan)色(se)线(xian)(xian)是使用全(quan)通滤波器后的(de)系(xi)统A(注(zhu)意,蓝(lan)色(se)线(xian)(xian)和红色(se)线(xian)(xian)的(de)相位响应(ying)非常相似)


9.jpg


棕色线是使(shi)用全通滤波器后的系统(tong)A

红色(se)线是系统B

蓝色线是系统A(经全通滤(lv)波(bo)器)和系统B的(de)结合响应


10.jpg


蓝色线是系统A(经全(quan)通滤(lv)波器)和系统B的结(jie)合响应

棕(zong)色线是系(xi)统A(没经全通滤波(bo)器)和系(xi)统B的结合响应

注意每个系统相位响(xiang)应匹配,结(jie)合(he)响(xiang)应会有很大(da)的改善


11.jpg


注:本文译自(zi)国(guo)际品牌(pai)扩声技术手(shou)册(ce)。

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