신호 필터(Filter)
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텔레이젼에서 화면이 노이즈가 많고 화상이 고르지 못하면 ‘노이즈’가 있다고 했다. 전기통신 기술자는 안테나를 세우거나 케이블에 ‘Noise filter’를 장착하고자 하는 방법을 취한다. 그러고 난 후에는 화면에 깨끗하고 음성이 맑게 들린다. 복잡한 신호에서 원하는 신호를 추출하려면 주파수(Frequency)로 판단하여 신호를 필터링(filtering)을 하게 되면 된다. 잡음의 주파수를 제외해도 되고 원하는 대역만을 추출해도 된다. 그 주파수가 저주파이면 저주파를 통과시키고 고주파가 마음에 들지 않으면 고주파를 제외하면 되는 것이다. 그러나 실제로 원인이 되는 노이즈를 알지 못하거나 그 영역이 혼선되어 있으면 여간 까다로운 작업이 아니다. 물론 진동으로 온라인모니터링을 하는 상시 감시시스템에서도 마찬가지이다. 노이즈를 알람신호로 볼 수는 없으니 말이다.
Signal filter processing
AD변환(ADconverter)시 발생하는 Aliasing의 신호를 거르는 단계를 ‘Anti-Aliasing filter’라고 했다. 이 것은smapling전에 Low pass filter를 사용하는 것으로 주의점은 이름에 있는 ‘low’를 통과(합격)시킨다는 것이다는 것을 명심한다. 잘못하면 그 것만 제외시킨다고 혼동할 수 도 있기 때문이다. 따라서 이 필터에 대한 정의는 긍정적인 사고가 원칙인 유럽의 용어사용을 근원으로 한다. 진동파형 신호 측면에서 살펴보면 어느 범위의 주파수 성분을 차단하고 나머지 부분만을 통과시키는 것을 필터 처리(filtering process)라 하고, 이 때 차단하는 주파수를 차단 주파수(cutoff frequency)라고 한다. 이 필터의 종류는 다음과 같다.
¨ 저역 통과 필터 (Low Pass Filter) : 주파수가 낮은 성분은 그대로 통과, 높은 성분은 차단한다.
¨ 고역 통과 필터 (High Pass Filter) : 주파수가 낮은 성분은 차단, 선정된 주파수이상만 통과시킨다.
¨ 대역 통과 필터 (Band Pass Filter) : 하한 주파수에서 상한 주파수까지의 주파수 성분만 통과.
¨ 대역 차단 필터 (Band Reject Filter, Notch Filter) : 하한 주파수에서 상한주파수까지 성분만 차단
여기서 주의할 점은 대역통과 필터의 특성은 사각파형 모양이 되는 것이 이상적이다. 그러나, 양 끝의 주파수가 차단주파수, 폭이 대역폭 (Bandwidth) 으로 될지라도 실제로 산 모양 의 특성이 되기 때문에 통상 3 dB 저하하는 주파수의 양쪽구간을 감안하여 통과 대역폭(Bandwidth)을 설정 하게 된다.
키워드
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Filter, band pass filter, low pass filter, Alasing, 에일리어싱, 샘플링, AD컨버터, 노이즈필터, 차단주파수, cut off frequency
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