Filtros passa-banda eletrônicos
Introdução
Em geral
Um filtro passa-banda é um tipo de filtro eletrônico que permite a passagem de uma determinada faixa de frequências de um sinal e atenua a passagem do restante. Para calcular a função de transferência, o método da malha pode ser usado.[1].
Implementação
Um circuito simples deste tipo de filtro é um circuito RLC (resistor, bobina e capacitor “Capacitor (elétrico)”) no qual a frequência de ressonância, que seria a frequência central (fc) e as componentes de frequência próximas a ela, podem passar no diagrama até f1 e f2. No entanto, uma rede ressonante LC simples seria suficiente.
Outra maneira de construir um filtro passa-faixa pode ser usar um filtro passa-baixa em série com um filtro passa-alta entre os quais existe uma faixa de frequências que ambos permitem a passagem. Para fazer isso, é importante levar em consideração que a frequência de corte do passa-baixo é maior que a do passa-alto, de modo que a resposta geral é passa-banda (ou seja, há sobreposição entre as duas respostas de frequência).
Um filtro ideal seria aquele que tivesse bandas de passagem e corte completamente planas e zonas de transição entre ambos os nulos, mas na prática isso nunca é alcançado, e a ordem do filtro é geralmente mais semelhante ao ideal. Para medir o quão “bom” é um filtro, o chamado fator Q pode ser usado. Em filtros de ordem superior, a ondulação geralmente aparece nas zonas de transição conhecidas como efeito Gibbs.
Um filtro passa-banda mais avançado seria aquele com frequência móvel, em que alguns parâmetros de frequência podem ser variados. Um exemplo é o circuito RLC acima, no qual o capacitor é substituído por um diodo varicap ou varactor, que atua como um capacitor variável e, portanto, pode variar sua frequência central.
É realmente difícil construir um filtro passa-banda ideal (e, em geral, filtros de resposta ideais) no mundo analógico, ou seja, baseado em componentes passivos como indutâncias, capacitores ou resistores, e componentes ativos como transistores operacionais ou simples. No entanto, se passarmos para o processamento digital de sinais, é surpreendente ver como podemos construir respostas de frequência praticamente ideais, uma vez que no processamento digital de sinais lidamos na verdade com vetores com valores numéricos (que são sinais discretos no tempo), em vez de sinais contínuos no tempo. Tudo isso, porém, tem uma limitação importante: quanto maior a precisão necessária, maior será a frequência de amostragem que precisaremos, e isso implica diretamente em maior consumo de RAM e CPU. Portanto, pelo menos com a tecnologia que temos hoje, seria inviável implementar filtros digitais ideais para radiofrequência, embora no processamento de áudio digital isso seja possível, visto que a faixa de frequência que ocupa não ultrapassa 20 kHz.