위키득계정 ↗
과학

전역 통과 필터

전역 통과 필터과학
영문명
All-pass filter
크기 응답
주파수와 무관하게 일정
정규화 이득
1
변화하는 특성
위상과 지연
전역 통과 필터는 모든 주파수에서 크기 이득을 일정하게 유지하면서 위상을 바꾸는 필터다. 올패스 필터라고도 부른다. 이득을 1로 정규화한 형태가 기본적이다. 모든 주파수를 통과시킨다는 말은 시간 파형까지 입력과 같다는 뜻은 아니다.

크기와 위상을 구분한다

정현파 성분의 진폭을 그대로 유지해도 위상을 바꾸면 다른 성분과 합쳐지는 모양이 달라질 수 있다. 따라서 전역 통과 필터의 크기 응답만 그리면 평평한 선이 나오더라도 시간 영역의 변화까지 없는 것은 아니다.

한 표본 지연의 예

y[n] = x[n-1]인 순수 지연은 간단한 전역 통과 필터다. 표본률이 1 kHz이면 한 표본 지연은 1 ms다. 100 Hz 정현파는 -36도, 250 Hz 정현파는 -90도의 위상 변화를 갖지만 각 성분의 진폭은 그대로다.

지연이 모두 일정하지는 않다

순수 지연은 군지연이 일정한 특별한 예다. 다른 전역 통과 구조에서는 위상 곡선의 기울기가 주파수에 따라 달라질 수 있다. 크기 이득이 일정하다는 조건만으로 모든 주파수 성분의 시간 지연이 같다고 결론 내리지 않는다.

에너지와 관측 구간

안정한 선형 시불변의 단위 이득 전역 통과 필터는 영 초기 상태에서 유한 에너지 입력의 전체 에너지를 보존한다. 다만 출력의 일부 구간만 잘라 비교하면 지연과 경계 때문에 값이 달라질 수 있다. 전체 에너지 보존을 표본 하나하나의 진폭 보존과 혼동하지 않는다.

관련 문서

군지연 / 주파수 응답 / 영위상 필터링 / FIR 필터 / IIR 필터 / 빗살 필터 / 정현파