주파수 디지털 필터란? (Frequency Digital Filter, Pass filter, Roll-off)

 

목차

 

 

 

 

필터의 종류 (Filter Types)

 

주파수 필터는 필터링 대역(Bandwidth) 위치에 따라 아래와 같이 분류 할 수 있습니다. 

 

아래 그림에서 fc는 Coner 주파수로 -3dB의 주파수 입니다. Fs는 샘플링(Sampling) 주파수로 Fs/2는 Anti aliasing(안티 앨리어싱) 주파수 입니다.

 

 

1. Low pass filter (저주파 통과 필터)

 

 

2. High pass filter (고주파 통과 필터)

 

 

3. Band pass filter (밴드 통과 필터)

 

 

 

 

4. Notch Filter(노치 필터)

 

 

 

필터 롤 오프(Filter Roll Off)

 

현실 세계에는 완벽하게 차단하는 필터는 없습니다. 위 필터들의 그래프에서도 -3dB 주파수를 지난 다음에 직각으로 덜어지지 않고 기울기를 가지고 차단이 됩니다. 

 

절벽과 같은 형태가 아닌 언덕과 같은 형태에 의해 완전히 필터링 되지 않는 현상을 Roll Off라고 하고 Roll Off가 높은 경우 데이터가 필터링이 깔끔하게 되지 않습니다.

 

 

 

 

디지털 필터란? 

 

 

ADC(Analog to Digital Converter)를 통해 샘플링(Sampling) 데이터를 프로그래밍으로 filtering 하는 기능을 디지털 필터라고 합니다.  그러므로 위 그림과 같이 ADC 다음 단계부터 Filtering 이 가능 합니다. 

 

 

 

 

디지털 필터 특징, 장단점

 

아날로그(Analog) 필터의 경우 전자 회로로 구성되기 때문에 정밀도가 떨어집니다. 하지만 디지털 필터는 샘플된 결과를 프로그램적으로 필터 처리 하므로 정밀도가 높습니다. 

 

FIR 필터와 같은 종류를 사용할 경우 선형적 위상을 가집니다. 아날로그는 능동 소자에 의해 선형적 위상을 가지기 힘듭니다. 

 

프로그램으로 구현하였기 때문에 시뮬레이션이나 필터 디자인 변경이 어렵지 않습니다.

 

단점으로는 샘플된 결과를 계산하기 때문에 실시간에 제약이 있습니다. 그리고 ADC, DAC과정이 꼭 필요 합니다.