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과학

타원 필터

타원 필터과학
영문명
Elliptic filter
통과 대역
등리플
저지 대역
등리플
설계 조건
차수와 양쪽 대역의 허용 오차
타원 필터는 통과 대역과 저지 대역 양쪽에 등리플을 허용하는 필터 설계 계열이다. 같은 차수에서 급격한 대역 전이를 구현하는 데 쓰인다. 좁은 전이 구간을 얻는 대신 허용 리플과 위상 응답, 수치 구현 조건을 함께 검토해야 한다.

두 대역의 조건을 정한다

통과 대역에서는 유지할 신호의 크기 변동을 제한하고 저지 대역에서는 제거할 성분의 최대 크기를 제한한다. 양쪽에 리플이 있다는 말이 두 대역의 리플 크기를 같은 숫자로 정한다는 뜻은 아니다. 두 조건을 별도로 지정한다.

수치로 보는 요구 조건

최대 통과 이득을 1로 두고 통과 대역 변동을 0.5 dB, 저지 대역 감쇠를 50 dB로 정했다고 하자. 통과 대역의 최소 진폭비는 약 0.9441이고 저지 대역의 최대 진폭비는 약 0.003162다. 두 숫자는 서로 다른 대역에 대한 상한과 하한이다.

차수만 비교하지 않는다

전이 구간이 좁은 설계를 비교하려면 통과 대역 끝과 저지 대역 시작도 같게 놓아야 한다. 타원 필터는 리플을 허용해 필요한 차수를 줄일 수 있지만 모든 목적에서 더 우수하다는 뜻은 아니다. 위상이나 시간 파형에 대한 요구가 크기 응답보다 중요할 수도 있다.

구현 뒤에 확인할 항목

설계 계수를 실제 연산에 넣었을 때의 주파수 응답을 확인한다. 고차 IIR을 하나의 다항식으로 표현하면 반올림 오차에 민감해질 수 있어 낮은 차수 구간의 연결 구조를 사용할 수 있다. 수학적 설계와 유한 정밀도 구현을 구분한다.

관련 문서

버터워스 필터 / 체비쇼프 제1형 필터 / 체비쇼프 제2형 필터 / IIR 필터 / 주파수 응답 / 군지연 / 데시벨