Tiefpass
Ein Tiefpassfilter ist ein Filter, das niedrige Frequenzen eines Signals durchlässt und gleichzeitig höhere Frequenzen dämpft oder blockiert. Die grundlegende Funktion besteht darin, sicherzustellen, dass nur die tiefen oder langsamen Änderungen im Signal übertragen werden, während schnelle oder hochfrequente Änderungen unterdrückt werden. Sie werden oft verwendet, um hochfrequentes Rauschen aus Signalen zu entfernen. Dies ist besonders wichtig in Kommunikationssystemen, Audioaufnahmen und Bildverarbeitung, um die Qualität des Signals zu verbessern.
Bei einem Tiefpassfilter ist die Grenzfrequenz die Frequenz, bis zu der das Signal nahezu unverändert durchgelassen wird. Jenseits dieser Grenzfrequenz beginnt das Signal abzufallen.
Der Low Pass Filter Block ist eine Implementierung des Tiefpassfilters in GNUSDR.
Die Cutoff-Frequenz (auch als Grenzfrequenz bezeichnet) ist hier die Frequenz, bei der das Ausgangssignal des Filters um 3 dB (ca. 70,7 %) gegenüber dem Durchgangsbereich abgefallen ist. In anderen Worten, es ist der Punkt, an dem das Filter anfängt, höhere Frequenzen zu dämpfen.
Die Transition Width, gibt an, wie steil der Filter nach der CutOff Frequenz abfällt. Eine sehr steile Flanke ermöglicht eine sehr genaue Filterung, ist jedoch wieder mit zusätzlicher Rechenleistung verbunden.
Transition Width: 1kHz
Transition Width: 6kHz
Gain ermöglicht es, das gefilterte Signal zusätzlich zu verstärken.
Nach der Filterung des Signals ist nicht mehr die vollständige Bandbreite für die weitere Bearbeitung erforderlich. Die Abtastfrequenz des Signals kann in Folge daher reduziert werden, indem eine bestimmte Anzahl von Abtastpunkten ausgelassen wird.
Decimation 2 bedeutet, dass jeder zweite Samplewert entfernt wird. Dadurch halbiert sich die Bandbreite des Signals und spart Rechenresourcen.
Die Wahl der Fensterung erfolgt im Window Parameter
Der Beta Parameter ist nur in Verbindung mit dem Kaiser Fenster relvant.
Das Kaiser-Fenster ist eine Fensterfunktion, die im Frequenzbereich eine Balance zwischen der Breite des Hauptkegels und der Höhe der Nebenkegel herstellt. Der Beta-Parameter steuert diese Balance und beeinflusst direkt die Form des Fensters. Der Kaiser-Beta-Parameter β beeinflusst direkt die Breite des Hauptkegels des Frequenzgangs des resultierenden FIR-Filters. Ein höherer Beta-Wert führt zu einem schmaleren Hauptkegel, was nützlich sein kann, wenn präzise Frequenzselektion erforderlich ist. Es ist jedoch wichtig, einen Kompromiss zwischen der Hauptkegelbreite und der Nebenkegelunterdrückung zu finden, da höhere Beta-Werte auch zu höheren Nebenkegelhöhen führen können.
Ein Tiefpassfilter kann die Empfindlichkeit des SDR verbessern, indem es Rauschen und Interferenzen außerhalb des interessierenden Frequenzbandes unterdrückt. Dies führt zu einem besseren Signal-Rausch-Verhältnis (SNR) und ermöglicht es dem SDR, schwächere Signale zu erkennen.
Hochpass
Hochpassfilter ist ein Filter, das hohe Frequenzen eines Signals durchlässt und gleichzeitig tiefere Frequenzen dämpft oder blockiert.
Die Parameter des Hochpassfilter Blocks entsprechen denen des Tiefpassfilter.
Wie man im Spektrum gut erkennen kann, sind in diesem Beispiel die Frequenzen unterhalb der CutOff Frequenz vom Filter gedämpft.
Bandpass- und Bandpassreject Filter
Ein Bandpassfilter ist eine Kombination von einem Hoch- und Tiefpass. Nur Frequenzen zwischen den der niedrigen und der hohen CutOff Frequenz werden durchgelassen. Das Bandpass-Reject Filter ist invers zum Bandpass und dämpft im Freuenzbereich zwischen der Low und High Cutoff Frequenz. Es ist damit eine Bandsperre. Die Block Parameter sindidentisch zum Bandpass.
Die Parameter des Hochpassfilter Blocks entsprechen denen des Tiefpassfilters.
Lediglich die CutOff Frequenzen sind in eine obere und eine Untere Frequenz aufgeteilt.
Normaler Bandpass
Bandpass Reject Filter