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.

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. 

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.

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™ .