ΕΙΔΗ ΦΙΛΤΡΩΝ
Υπάρχουν τριών ειδών φίλτρα:
1. χαµηλοπερατά (low pass filter),
2. ζωνοπερατά (band pass filters)
3. υψιπερατά (high pass filters).
*Τα χαµηλοπερατά φίλτρα επιτρέπουν τη διέλευση όλων των συχνοτήτων που είναι µικρότερες από µια συγκεκριµένη συχνότητα την συχνότητα αποκοπής fc του φίλτρου
*Τα υψιπερατά φίλτρα επιτρέπουν τη διέλευση όλων των συχνοτήτων που είναι µεγαλύτερες από µια συγκεκριµένη συχνότητα την συχνότητα αποκοπής fc του φίλτρου.
*Τα ζωνοπερατά φίλτρα επιτρέπουν τη διέλευση συχνοτήτων που βρίσκονται σε µια ζώνη εύρους ∆f γύρω από την κεντρική συχνότητα fx του φίλτρου.
Υπάρχουν τριών ειδών φίλτρα:
1. χαµηλοπερατά (low pass filter),
2. ζωνοπερατά (band pass filters)
3. υψιπερατά (high pass filters).
*Τα χαµηλοπερατά φίλτρα επιτρέπουν τη διέλευση όλων των συχνοτήτων που είναι µικρότερες από µια συγκεκριµένη συχνότητα την συχνότητα αποκοπής fc του φίλτρου
*Τα υψιπερατά φίλτρα επιτρέπουν τη διέλευση όλων των συχνοτήτων που είναι µεγαλύτερες από µια συγκεκριµένη συχνότητα την συχνότητα αποκοπής fc του φίλτρου.
*Τα ζωνοπερατά φίλτρα επιτρέπουν τη διέλευση συχνοτήτων που βρίσκονται σε µια ζώνη εύρους ∆f γύρω από την κεντρική συχνότητα fx του φίλτρου.
ΤΙ ΕIΝΑΙ ΤΟ CROSSOVER-ΠΟΣΑ ΕΙΔΗ ΦΙΛΤΡΩΝ CROSSOVER ΥΠΑΡΧΟΥΝ
Το λεγόμενο «crossover», που στην απλούστερη μορφή του αποτελείται από μια αντίσταση και έναν πυκνωτή.
Η δουλειά του φίλτρου είναι να διαχωρίζει τις συχνότητες του σήματος και να τις κατανέμει σωστά στα μεγάφωνα του ηχείου. Οι τιμές των δύο στοιχείων (αντίστασης και πυκνωτή) καθορίζουν την συχνότητα αποκοπής του φίλτρου, δηλαδή από ποια συχνότητα και μετά θα γίνεται ο διαχωρισμός.
Υπάρχουν διαφορετικά ήδη crossover ανάλογα µε την καµπύλη στην συχνότητα αποκοπής. Τα είδη αυτά είναι butterworth, linkwitz riley,bessel,chebychev.
Το λεγόμενο «crossover», που στην απλούστερη μορφή του αποτελείται από μια αντίσταση και έναν πυκνωτή.
Η δουλειά του φίλτρου είναι να διαχωρίζει τις συχνότητες του σήματος και να τις κατανέμει σωστά στα μεγάφωνα του ηχείου. Οι τιμές των δύο στοιχείων (αντίστασης και πυκνωτή) καθορίζουν την συχνότητα αποκοπής του φίλτρου, δηλαδή από ποια συχνότητα και μετά θα γίνεται ο διαχωρισμός.
Υπάρχουν διαφορετικά ήδη crossover ανάλογα µε την καµπύλη στην συχνότητα αποκοπής. Τα είδη αυτά είναι butterworth, linkwitz riley,bessel,chebychev.
*ΦΙΛΤΡΑ BUTTERWORTH
Το φίλτρο Butterworth είναι ένα είδος φίλτρου επεξεργασίας σήµατος σχεδιασµένο ώστε να έχει µια πιο επίπεδη ζώνη
διέλευσης σε βάρος όµως της γρήγορης µετάβασης από τη ζώνη διέλευσης στη ζώνη αποκοπής .
*ΦΙΛΤΡΑ CHEBYSHEV
Τα φίλτρα Chebychev επιτρέπουν κάποια διακύµανση στη ζώνη διέλευσης, η οποία
τα καθιστά ακατάλληλα για τα ακουστικά συστήµατα ωστόσο έχουν πολύ καλύτερη
απόκριση στη µετάβασης από τη ζώνη διέλευσης στη ζώνη αποκοπής και γι' αυτό
είναι καλύτερα για εφαρµογές στις οποίες η ζώνη συχνοτήτων περιλαµβάνει µόνο µια
συχνότητα ενδιαφέροντος.
*ΦΙΛΤΡΑ BESSEL
Το φίλτρο Bessel είναι ένας τύπος γραµµικού φίλτρου µε µέγιστη επίπεδη
καθυστέρηση χρόνου στη ζώνη διέλευσης αντίθετα µε το Butterworth που έχει
µέγιστη επίπεδη απόκριση πλάτους. Ένα φίλτρο Bessel δίνει µια σταθερή
καθυστέρηση διάδοσης του φάσµατος συχνότητας εισόδου. Εποµένως, εφαρµόζοντας ένα τετραγωνικό κύµα, αποτελούµενο από µία θεµελιώδη και πολλές αρµονικές , στην είσοδο ενός φίλτρου Bessel παράγεται ένα τετραγωνικό κύµα χωρίς υπερανύψωση, δηλαδή, όλες οι συχνότητες καθυστερούν κατά την ίδια ποσότητα. Άλλοι τύποι φίλτρων, εξαιτίας της καθυστέρησης που εισάγουν σε σχέση µε τη συχνότητα, καθυστερούν τις αρµονικές από διαφορετικές ποσότητες. Τα φίλτρα Bessel χρησιµοποιούνται συχνά σε crossover ήχου συστήµατα. Το όνοµα του φίλτρου είναι µια αναφορά στον Friedrich Bessel , έναν γερµανός µαθηµατικός (1784-1846), ο οποίος ανέπτυξε την µαθηµατική θεωρία στην οποία το φίλτρο βασίζεται. Τα φίλτρα που ονοµάζεται επίσης Bessel-Thomson φίλτρα, σε αναγνώριση του Thomson, ο οποίος εργάστηκε από τον τρόπο εφαρµογής των Bessel λειτουργιών για το φιλτράρισµα του σχεδιασµού.
Το φίλτρο Butterworth είναι ένα είδος φίλτρου επεξεργασίας σήµατος σχεδιασµένο ώστε να έχει µια πιο επίπεδη ζώνη
διέλευσης σε βάρος όµως της γρήγορης µετάβασης από τη ζώνη διέλευσης στη ζώνη αποκοπής .
*ΦΙΛΤΡΑ CHEBYSHEV
Τα φίλτρα Chebychev επιτρέπουν κάποια διακύµανση στη ζώνη διέλευσης, η οποία
τα καθιστά ακατάλληλα για τα ακουστικά συστήµατα ωστόσο έχουν πολύ καλύτερη
απόκριση στη µετάβασης από τη ζώνη διέλευσης στη ζώνη αποκοπής και γι' αυτό
είναι καλύτερα για εφαρµογές στις οποίες η ζώνη συχνοτήτων περιλαµβάνει µόνο µια
συχνότητα ενδιαφέροντος.
*ΦΙΛΤΡΑ BESSEL
Το φίλτρο Bessel είναι ένας τύπος γραµµικού φίλτρου µε µέγιστη επίπεδη
καθυστέρηση χρόνου στη ζώνη διέλευσης αντίθετα µε το Butterworth που έχει
µέγιστη επίπεδη απόκριση πλάτους. Ένα φίλτρο Bessel δίνει µια σταθερή
καθυστέρηση διάδοσης του φάσµατος συχνότητας εισόδου. Εποµένως, εφαρµόζοντας ένα τετραγωνικό κύµα, αποτελούµενο από µία θεµελιώδη και πολλές αρµονικές , στην είσοδο ενός φίλτρου Bessel παράγεται ένα τετραγωνικό κύµα χωρίς υπερανύψωση, δηλαδή, όλες οι συχνότητες καθυστερούν κατά την ίδια ποσότητα. Άλλοι τύποι φίλτρων, εξαιτίας της καθυστέρησης που εισάγουν σε σχέση µε τη συχνότητα, καθυστερούν τις αρµονικές από διαφορετικές ποσότητες. Τα φίλτρα Bessel χρησιµοποιούνται συχνά σε crossover ήχου συστήµατα. Το όνοµα του φίλτρου είναι µια αναφορά στον Friedrich Bessel , έναν γερµανός µαθηµατικός (1784-1846), ο οποίος ανέπτυξε την µαθηµατική θεωρία στην οποία το φίλτρο βασίζεται. Τα φίλτρα που ονοµάζεται επίσης Bessel-Thomson φίλτρα, σε αναγνώριση του Thomson, ο οποίος εργάστηκε από τον τρόπο εφαρµογής των Bessel λειτουργιών για το φιλτράρισµα του σχεδιασµού.
Κατασκευή του Crossover
Για την κατασκευή του crossover για το ηχείο της πτυχιακής εργασίας µου
χρησιµοποίησα ένα παθητικό φίλτρο crossover τύπου Linkwitz Riley το οποίο να
έχει crossover point στα 4000Hz και εξασθένιση 12dB/οκτάβα.Το crossover point
προέκυψε αφού πρώτα µελέτησα τις περιοχές που µπορούν να αναπαράγουν τα
µεγάφωνα µου ώστε να χρησιµοποιήσω το µέγιστο των δυνατοτήτων τους. Για την
κατασκευή του φίλτρου χρησιµοποίησα δυο πυκνωτές και δύο πηνία τιµές για το
πηνίο και για τους πυκνωτές προέκυψαν από τα αποτελέσµατα ενός crossover
calculator όπως φαίνεται στο σχήµα.Οι πυκνωτές τοποθετούνται σε σειρά µε το tweeter γιατί παρουσιάζουν υψηλή
αντίσταση στις χαµηλές συχνότητες και επιτρέπουν να περάσουν µόνο οι υψηλές
ενώ τα πηνία τοποθετούνται σε σειρά µε το woofer γιατί παρουσιάζουν υψηλή
αντίσταση στις υψηλές συχνότητες και αφήνουν να περάσουν ανεπηρέαστες οι
χαµηλές συχνότητες.Στην συνέχεια τοποθέτησα τους πυκνωτές µου και τα πηνία µου στην πλακέτα και τα
κόλλησα. Παρακάτω βλέπουµε κάποιες φωτογραφίες από το crossover και από τις
καλωδιώσεις του για τις µετρήσεις της συχνοτικής απόκρισης.
Για την κατασκευή του crossover για το ηχείο της πτυχιακής εργασίας µου
χρησιµοποίησα ένα παθητικό φίλτρο crossover τύπου Linkwitz Riley το οποίο να
έχει crossover point στα 4000Hz και εξασθένιση 12dB/οκτάβα.Το crossover point
προέκυψε αφού πρώτα µελέτησα τις περιοχές που µπορούν να αναπαράγουν τα
µεγάφωνα µου ώστε να χρησιµοποιήσω το µέγιστο των δυνατοτήτων τους. Για την
κατασκευή του φίλτρου χρησιµοποίησα δυο πυκνωτές και δύο πηνία τιµές για το
πηνίο και για τους πυκνωτές προέκυψαν από τα αποτελέσµατα ενός crossover
calculator όπως φαίνεται στο σχήµα.Οι πυκνωτές τοποθετούνται σε σειρά µε το tweeter γιατί παρουσιάζουν υψηλή
αντίσταση στις χαµηλές συχνότητες και επιτρέπουν να περάσουν µόνο οι υψηλές
ενώ τα πηνία τοποθετούνται σε σειρά µε το woofer γιατί παρουσιάζουν υψηλή
αντίσταση στις υψηλές συχνότητες και αφήνουν να περάσουν ανεπηρέαστες οι
χαµηλές συχνότητες.Στην συνέχεια τοποθέτησα τους πυκνωτές µου και τα πηνία µου στην πλακέτα και τα
κόλλησα. Παρακάτω βλέπουµε κάποιες φωτογραφίες από το crossover και από τις
καλωδιώσεις του για τις µετρήσεις της συχνοτικής απόκρισης.