Che cos’è un filtro passa alto?
Un filtro passa alto attenua i segnali al di sotto della frequenza di taglio (la banda di arresto) e consente il passaggio dei segnali al di sopra della frequenza di taglio (la banda passante). L’entità dell’attenuazione dipende da come è progettato il filtro.
I filtri passa alto vengono spesso usati per pulire il rumore a bassa frequenza, rimuovere il ronzio dai segnali audio, redirigere i segnali a frequenza più alta verso gli altoparlanti adatti negli impianti audio e rimuovere i trend a bassa frequenza dai dati di serie storiche, mettendo così in evidenza i trend ad alta frequenza.
Filtraggio passa alto di un segnale musicale.
MATLAB® può essere usato per progettare filtri basati sulla risposta impulsiva finita (FIR) e sulla risposta impulsiva infinita (IIR), due dei metodi di filtraggio passa alto più usati.
I filtri FIR sono molto apprezzati perché sono intrinsecamente stabili. Possono essere progettati in modo da avere una fase lineare che introduce un ritardo nel segnale filtrato senza alterare la conformazione della forma d’onda. Tuttavia, questi filtri possono avere lunghe risposte transitorie e, in certe applicazioni, possono rivelarsi abbastanza costosi in termini computazionali. I filtri FIR hanno una certa utilità nelle applicazioni audio, biomediche, radar e di altro tipo, in cui la conformazione della forma d’onda offre informazioni utili. I metodi di progettazione più usati per i filtri passa basso basati su FIR comprendono la finestra di Kaiser, i minimi quadrati e equiripple.
Specifiche di progettazione e risposta di un filtro passa alto FIR Kaiser in MATLAB.
I filtri IIR sono utili soprattutto quando le risorse computazionali assumono un ruolo di primaria importanza. Tuttavia, i filtri IIR, stabili e causali, non hanno una fase perfettamente lineare. I filtri IIR vengono prevalentemente utilizzati nell’equalizzazione audio, nell’elaborazione di segnali di sensori biomedici, nei sensori smart IoT/IIoT e nelle applicazioni RF/di telecomunicazione ad alta velocità. I metodi di progettazione dei filtri basati su IIR comprendono Butterworth, Chebyshev (Tipo I e Tipo II) e quello ellittico.
Specifiche di progettazione e risposta di un filtro passa alto IIR Butterworth in MATLAB.
La funzione highpass in Signal Processing Toolbox™ è particolarmente utile per filtrare rapidamente i segnali. È possibile usare designfilt e altre funzioni specifiche in base all’algoritmo (butter, fir1) nei casi in cui sia necessario un maggiore controllo su parametri quali il tipo di filtro, l’ordine del filtro e l’attenuazione. Per maggiori informazioni sulla progettazione dei filtri, fai riferimento a Signal Processing Toolbox™ .
Esempi e consigli pratici
Riferimenti software
Domande frequenti sul Filtro passa alto
Un Filtro passa alto attenua i segnali al di sotto di una frequenza di taglio (la banda di arresto) e consente il passaggio dei segnali al di sopra della frequenza di taglio (la banda passante). L'entità dell'attenuazione dipende dalla progettazione del filtro.
I filtri passa alto vengono utilizzati per eliminare il rumore a bassa frequenza, rimuovere ronzii dai segnali audio, indirizzare i segnali a frequenza più elevata agli altoparlanti appropriati nei sistemi audio e rimuovere le tendenze a bassa frequenza dalle serie temporali per evidenziare le componenti ad alta frequenza.
I filtri FIR sono intrinsecamente stabili e possono avere una fase lineare che preserva la forma d'onda, ma possono presentare risposte transitorie lunghe. I filtri IIR richiedono meno risorse computazionali, ma non possiedono una fase perfettamente lineare.
I filtri FIR sono particolarmente utili nelle applicazioni audio, biomedicali, radar e in altre applicazioni in cui la forma d'onda fornisce informazioni importanti e la stabilità è fondamentale.
I filtri IIR sono comunemente utilizzati quando le risorse computazionali sono limitate, ad esempio nell'equalizzazione audio, nell'elaborazione dei segnali provenienti da sensori biomedicali, nei sensori intelligenti IoT/IIoT e nelle applicazioni di telecomunicazioni o RF ad alta velocità.
I metodi di progettazione più comuni per i filtri FIR includono la finestra di Kaiser, i minimi quadrati e l'equiripple.
I metodi di progettazione per i filtri IIR includono Butterworth, Chebyshev (Tipo I e Tipo II) ed ellittico.
È possibile utilizzare la funzione highpass per eseguire filtraggi rapidi oppure usare designfilt e funzioni specifiche come butter e fir1 quando è necessario un maggiore controllo su parametri quali il tipo di filtro, l'ordine del filtro e l'attenuazione.
Vedere anche: GPU per gli algoritmi di elaborazione di segnali in MATLAB, Radio definita dal software, DSP System Toolbox, Filtro passa basso, Progettazione di filtri, Quantizzazione, filtro Notch
