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과학

노치 필터

노치 필터과학
영문명
Notch filter
주요 목적
좁은 대역 성분의 억제
핵심 지정값
중심 주파수와 대역폭
품질 계수
Q = 중심 주파수 / 3 dB 대역폭
노치 필터는 특정한 중심 주파수 주변의 좁은 대역을 강하게 줄이는 필터다. 원하는 신호 전체를 저역이나 고역으로 나누기보다 제한된 주파수 성분을 억제할 때 사용한다. 중심 주파수, 대역폭, 감쇠 깊이는 구분해서 살펴봐야 한다.

어느 대역을 줄일지 정한다

중심 주파수를 지정하면 그 주변에서 크기 응답이 낮아지는 모양을 만든다. 중심 하나를 정했다고 그 주변의 모든 주파수가 똑같이 감쇠하는 것은 아니다. 실제 응답 곡선에서 폭과 깊이를 함께 확인한다.

품질 계수의 계산

3 dB 대역폭을 기준으로 중심 주파수가 60 Hz이고 폭이 2 Hz라면 Q는 30이다. 중심을 그대로 두고 폭을 1 Hz로 줄이면 Q는 60이 된다. 같은 중심 주파수에서는 Q가 클수록 이 기준으로 정의한 대역이 좁아진다.

좁은 폭과 깊은 감쇠는 다르다

Q는 폭과 관련된 비율이다. Q 숫자만으로 실제 구현에서 중심 주파수가 몇 dB 줄어드는지 전부 알 수는 없다. 제거하려는 성분의 주파수가 움직이면 아주 좁은 노치에서 벗어날 수도 있으므로 중심의 변동 범위도 확인한다.

필터 뒤의 신호를 평가한다

좁은 대역을 줄여도 그 대역에 포함된 원하는 신호 성분 역시 영향을 받는다. 전체 파형과 주파수 응답을 함께 비교하고, 시간 위치가 중요하면 위상과 군지연도 확인한다. 원래 신호를 완벽하게 보존하면서 방해 성분만 항상 분리하는 도구는 아니다.

관련 문서

주파수 응답 / 군지연 / 저역 통과 필터 / IIR 필터 / 데시벨 / 전력 스펙트럼 밀도 / 영위상 필터링