Günlük hayatımızda kullandığımız ve çalışma prensibi elektronik haberleşme üzerine olan televizyon, Wi-Fi, GSM gibi elektronik yapılar belirli özellikte elektriksel sinyal üretir. Bu özelliklerin en temeli frekanstır. Elektronik cihazların günlük hayatımızda bulunmadığı yer neredeyse yok. Buna rağmen bu sinyaller birbiri ile nasıl karışmıyor olabilir? Bu sorunun cevabı filtre devreleri.
Filtre Nedir?
Farklı frekanslara sahip sinyallerden belirli bir frekans bandını geçirirken geri kalan bandları geçirmeyen elektronik devrelere filtre devresi denir. Bu işlemde tasarlanan filtre, yapısına göre farklı frekansta sinyaller çıkışa yansıtır. Bu yapılar, günümüz elektroniği için çok kritik bir öneme sahip. Pek çok farklı amaç doğrultusunda kullanılan bu devreler ağırlıklı olarak haberleşme sistemlerinde yer alır. Aynı zamanda filtre işleminin kullanıldığı alanlara şu örnekler verilebilir;
.Dijital sinyal işleme
.Güç faktörü düzeltme
.Gürültü azaltma
Çeşitleri
Çalışma prensibine göre üç farklı filtre tipi mevcut. Bunlar alçak geçiren, yüksek geçiren ve band geçiren filtreler. Bu filtreler, belirli frekans aralığındaki sinyalleri geçirir. Buradaki önemli kavram kesim frekansı. Kesim frekansı, bir sistemin frekans tepkisinde, devreden sinyalin geçmesi yerine enerjisinin sönümlenmeye başladığı eşik değeridir. Şimdi bu filtreleri inceleyelim.
Alçak Geçiren Filtre
Kesim frekansının altında bulunan sinyalleri geçirip bu değerin üzerine çıkan sinyalleri sönümleyen filtre çeşididir. Genellikle birim kazanca sahiptir. Normal şartlar altında ideal bir filtre, kesim frekansı üzerindeki sinyali keskin bir şekilde direk sönümler. Ancak gerçek hayatta bu idealliğin sağlanması imkansızdır. Aşağıda basit bir pasif RC filtre devresi görülmekte. Burada kesim frekansı (1/ 2.Pi.R.C) dir. Kapasitörlerin reaktansı frekans ile ters orantılı olduğu için, frekans arttıkça çıkışta bulunan gerilim sıfıra yaklaşacaktır. Bu sayede yüksek frekans filtrelenmiş olur. Karakteristik ve devre aşağıdaki grafikteki gibidir.
Yüksek Geçiren Filtre
Kesim frekansının altında bulunan sinyalleri sönümleyip bu değerin üzerine çıkan sinyalleri çıkışa aktarır. Genellikle doğrusal ve zaman bazlı değişmez olarak modellenir. Devresine dikkat edilirse, yukarıdaki AGF devresinden tek farkı kapasitör ve direncin yer değişimi. Bu sayede düşük frekanslarda kapasitörün reaktansı çok yüksek olacağı için çıkış neredeyse sıfırdır. Frekans yükseldikçe çıkışta buna paralel olarak yükselecek ve bir noktadan sonra doyuma gelecektir.
Band Geçiren Filtre
Bant geçiren filtreler, belirli frekans aralığındaki sinyalleri geçirirken geri kalan sinyalleri sönümler. Bu filtre devresi, alçak geçiren ve yüksek geçiren filtrelerin seri bağlanmasıyla elde edilir. Alt ve üst kesim frekansları ayrı ayrı hesaplanır.
Filtre devreleri, haberleşme sistemlerinde ağırlıklı olmak üzere pek çok elektronik devrede kendine yer edinir. Bu devreler, basit RC, RL devreleri olabileceği gibi opamp kullanılarak da tasarlanabilir. Genel olarak istenmeyen sinyallerin sönümlenmesini sağlayarak tasarıma hizmet eder.
KAYNAKÇA
erciyes.edu.tr
wikipedia.org
megep.meb.gov.tr
