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【技术干货】 全通滤波器(ALL PASS FILTER)

作者:yousu04 日期:2021-07-29 阅读量:

全通滤波器是一种电子滤波器,所有的频率都能相等地通过,但改变了不同频率之间的相位关系。它通过根据频率改变传播延时实现的。一般来说,这种滤波器被描述为在某个频率相位偏移90°。

全通滤波器不同于电子延时,因为:

-电子延时对所有频率引入了相同数量的延时 (纯延时)。

-全通只对一个有限的频率范围引入延时。

-全通延时对于有限的频率范围内不是均等的,但改变了每个频率(群延时)。

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

1 st order =6dB/octave, 在截止频率相位偏移45°

2 nd order =12dB/octave, 在截止频率相位偏移90°

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

4 th order=24dB/octave, 在截止频率相位偏移180°

全通滤波器是以相位偏移90°的阶数来分类的。

1 st order = 90° 全通频率相位偏移。

2 nd order = 180° 全通频率相位偏移。

一阶全通滤波器在1kHz:

-在20 kHz将不会产生相位偏移

-在1 kHz将产生90°相位偏移

-在20 Hz将产生180°相位偏移

一阶全通滤波器@ 1kHz(90°@ 1 kHz)


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图片显示,一阶全通滤波器在较低频率范围“去偏极”。


二阶全通滤波器在1KHz。

-在20 kHz将不会产生相位偏移。

-在1 kHz将产生180°相位偏移。

-在20 Hz将不会产生相位偏移。


二阶全通滤波器@ 1kHz(180° @ 1kHz)


2.jpg

图片显示,二阶全通滤波器在较低的频率范围保持相同的极性。


全通滤波器的一个额外参数是带宽或“Q”(一阶90°或二阶180°的相位偏移影响的频率范围)。

带宽越大(或Q越低),将会有更多的频率相位偏移变化。

带宽越小(或Q越高),将会有更少的频率相位偏移变化。

Galileo每个通道包含4个全通滤波器(二阶)。

可编辑的参数有频率和Q。


3.jpg


这样做的原因是为了减少不同的扬声器系统结合时相位的差异。

当相位差在120°- 180°之间,结合后的结果是损失能量。

但当相位差小于120°,结合后的结果是产生额外的能量。

接下来的一系列图形展示了一个实际问题例子和一个实现解决方案:

绿色线是系统A

红色线是系统B

系统B表现出更多的相移,从250 Hz到500 Hz的频率范围之间相位差在150°- 180°


4.jpg


系统A和系统B结合后的响应显示了从250 Hz到500 Hz的频率范围之间能量损失了(在300 Hz损失最大)


5.jpg


绿色线是系统A

红色线是系统B

蓝色线是电子通道(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的二阶全通滤波器的电子通道(这样可以改变系统A的相位来“匹配”系统B的相位)


8.jpg


绿色线是系统A

红色线是系统B

蓝色线是使用全通滤波器后的系统A(注意,蓝色线和红色线的相位响应非常相似)


9.jpg


棕色线是使用全通滤波器后的系统A

红色线是系统B

蓝色线是系统A(经全通滤波器)和系统B的结合响应


10.jpg


蓝色线是系统A(经全通滤波器)和系统B的结合响应

棕色线是系统A(没经全通滤波器)和系统B的结合响应

注意每个系统相位响应匹配,结合响应会有很大的改善


11.jpg


注:本文译自国际品牌扩声技术手册。

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