Φίλτρο διέλευσης φωνής

Ενεργό φίλτρο διέλευσης φωνής


Σε κάθε πομπό και δέκτη ραδιοτηλεφωνίας χρησιμοποιείται πάντα ένα φίλτρο διέλευσης ζώνης για το σήμα ήχου. Το φίλτρο χρησιμοποιείται για να περιορίζει το ακουστικό σήμα στην περιοχή συχνοτήτων 300-3000Hz περίπου που αντιστοιχεί στο απολύτως αναγκαίο φασματικό περιεχόμενο για την ανθρώπινη φωνή. Στον πομπό, το φίλτρο φωνής ελαχιστοποιεί το εύρος του εκπεμπόμενου φάσματος και στο δέκτη  καταστέλλει οποιοδήποτε θόρυβο εκτός της φασματικής ζώνης 300-3000Hz.

Ένα ιδανικό φίλτρο διέλευσης φωνής είναι ένα ζωνοπερατό φίλτρο με σταθερή απόκριση στη ζώνη διέλευσης και άπειρη εξασθένιση για τις υπόλοιπες συχνότητες. Τα ιδανικά φίλτρα δεν μπορούν να υλοποιηθούν, ωστόσο ένα ζωνοπερατό φίλτρο Butterworth 5ης τάξης με ζώνη διέλευσης από 300 έως 3000Hz μπορεί να θεωρηθεί ότι προσεγγίζει ικανοποιητικά το πρότυπο του ιδανικού. Ένα τέτοιο φίλτρο που μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε εφαρμογές ραδιοτηλεφωνίας, παρουσιάζεται παρακάτω:

Κύκλωμα φίλτρου διέλευσης φωνής για ραδιοτηλεφωνία

Το κύκλωμα αποτελείται από ένα χαμηλοπερατό και ένα υψιπερατό φίλτρο που συνδέονται σε σειρά. Τόσο το χαμηλοπερατό όσο και το υψιπερατό φίλτρο είναι τύπου Butterworth 5ης τάξης. Τα δύο φίλτρα μαζί συνθέτουν ένα φίλτρο διέλευσης ζώνης. Οι τελεστικοί ενισχυτές U1A,B and U2A αποτελούν στοιχεία του υψιπερατού φίλτρου ενώ οι U2B, U3A and B, του χαμηλοπερατού. Οι συχνότητες θλάσης (συχνότητες -3db) έχουν ορισθεί στα 300 and 3000Hz, για το κάτω και το άνω όριο, αντίστοιχα.

Το κύκλωμα του φίλτρου διέλευσης φωνής χρησιμοποιεί το διπλό τελεστικό ενισχυτή TL082 και πρέπει να τροφοδοτηθεί με συμμετρική τροφοδοσία από ±9 έως ±15V. Για καλύτερα αποτελέσματα, θα πρέπει να χρησιμοποιηθούν εξαρτήματα καλής ποιότητας και χαμηλής ανοχής. Στο πρωτότυπο χρησιμοποιούμε αντιστάσεις ανοχής 1%. Σε μερικές περιπτώσεις, το υψιπερατό τμήμα του φίλτρου μπορεί να παραλειφθεί στο δέκτη. 

Το φίλτρο διέλευσης φωνής βασίζεται στην τοπολογία Sallen–Key και έχει σχεδιαστεί για μοναδιαία απόκριση (απολαβή 0db) στη ζώνη διέλευσης. Η σχεδίαση έγινε με τη βοήθεια του λογισμικού σχεδίασης ενεργών φίλτρων Microchip FilterLab