全通濾波器的特點
1、頻率響應
比如,低通濾波器會衰減高頻信號。低通濾波器有一個截止頻率,這個頻率是濾波器允許通過的信號的分界線,低于截止頻率的信號成分可以基本不受影響的通過,而高于截止頻率的信號被衰減而不能順利通過。正因為這種濾波器能過通過低頻信號,所以被稱為低通濾波器。
和低通濾波器類似:高通濾波器允許通過頻率超過截止頻率的信號,而低于截止頻率的信號被衰減;帶通濾波器有兩個截止頻率,兩個截止頻率之間的信號被允許通過,兩個截止頻率之外的信號被衰減;帶阻濾波器也有兩個截止頻率,和帶通濾波器相反,被衰減的是兩個截止頻率之間的信號,兩個截止頻率之外的信號可以通過。
與前面所說的幾種濾波器不同,全通濾波器具有平坦的頻率響應,也就是說全通濾波器并不衰減任何頻率的信號。由此可見,全通濾波器雖然也叫做濾波器,但它并不具有通常所說的濾波作用,大概正是因為這個緣故,有些教科書上寧愿用全通網絡這個詞,而不叫它全通濾波器。
2、相位
全通濾波器(APF)雖然并不改變輸入信號的頻率特性,但它會改變輸入信號的相位。利用這個特性,全通濾波器可以用做延時器、延遲均衡等。實際上,常規的濾波器(包括低通濾波器等)也能改變輸入信號的相位,但幅頻特性和相頻特性很難兼顧,使兩者同時滿足要求。全通濾波器和其他濾波器組合起來使用,能夠很方便的解決這個問題。
3、延遲
在通訊系統中,尤其是數字通訊領域,延遲均衡是非常重要的。不夸張的說,沒有延遲均衡器,就沒有現在廣泛使用的寬帶數字網絡。延時均衡是全通濾波器最主要的用途,全世界所有生產出來的全通濾波器,估計有超過90%的全通濾波器被用于相位校正,因此全通濾波器也被(不準確的)被稱為延遲均衡器。
4、相位失真
一般來說,大家認為信號的相位失真在聽感上是基本聽不出來的,或者說基本不影響聽感的,所以,一直沒有將相位失真作為對擴聲設備的技術指標之一來進行考量。實際上,聲頻電信號在音響設備中傳輸會帶來一定的相位失真,尤其是設備的頻率帶寬不足的情況下,電路本身對不同頻率(基波和各次諧波)的信號會產生不同附加相移,從而引起信號的相位失真。如果設備中對聲頻信號處理中用上了(高通、低通、帶通、帶阻)濾波器或頻率均衡器(其實就是利用帶通濾波器來達到目的的)來調整信號的幅頻特性,那么產生的附加相移就會更嚴重,尤其是在截止頻率附近,其相位失真更嚴重。在空間傳輸過程中,不同頻率的聲波移動相同的距離,產生的相位移是不同的,相移與頻率成正比,例如傳輸距離為3.4m,對于50Hz的聲波來說是移動了半個波長(1π弧度,或者說180°),對于100Hz的聲波來說是移動了1個波長(2π弧度,或者說360°),而對200Hz的聲波來說是移動了2個波長(4π弧度,或者說720°)。只有這樣才能使聲音信號經過傳輸后的波形不發生變化,即保持原來的音色。
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