Фильтры акустического диапазона

При передаче к вызываемому абоненту речевого сигнала по системе связи, в которой используется дискретизация непрерывного аналогового сигнала, очень важно, чтобы никакие частоты, превышающие половину значения частоты измерений дискретизации, не поступали на вход схемы дискретизации кодера. При их попадании на вход сигналы с этой частотой не будут воспроизводиться должным образом, а на выходе появятся ложные сигналы, частота которых будет представлять разность между действительным значением частоты нежелательного сигнала и половиной значения частоты дискретизации.

Это явление получило специальное название «искажения из-за наложения спектров при дискретизации», или, в более общем случае, эффекта наложения. Для того чтобы избежать данного явления, входной сигнал перед дискретизацией должен быть отфильтрован. Наглядный, в прямом смысле этого слова, эффект наложения проявляется в фильмах-вестернах, в которых скорость кадров недостаточна для того, чтобы правильно записать быстрое вращение спиц колеса, поэтому вместо быстрого вращения колес вперед на экране они медленно вращаются назад либо вообще стоят на месте.

Для системы связи с дискретизированным речевым сигналом для того, чтобы предотвратить искажения, полоса пропускания голосового канала должна быть ограничена по частотам как сверху, так и снизу.

Когда сигнал приходит от вызываемого абонента, выходной сигнал декодера должен быть отфильтрован для того, чтобы удалить высокочастотные составляющие, вызванные процессом ступенчатости при восстановлении сигнала в декодере. Эти процессы требуют наличия в цифровых телефонных системах недорогих высококачественных фильтров.

Фильтры для передаваемого и принимаемого сигналов, изображенные на рис. 7.7, представляют в своей основе фильтры нижних частот, которые обрезают частоты свыше 3 кГц. Помимо этого, фильтр передаваемого сигнала также должен ослаблять любую составляющую входного сигнала с частотой 60 Гц (которая может быть индуцирована в абонентской линии близкорасположенными линиями электропередачи). Следовательно, становится актуальным наличие полосового фильтра, полоса пропускания которого простирается от 300 до 3000 Гц. Как в большинстве случаев, технические характеристики фильтров представляются в виде полосы пропускания (от 300 до 3000 Гц) и ослабления на частотах области непропускания (обрезания) – частоты менее 300 Гц и выше 3000 Гц.

Однако в этом случае очень важное значение приобретают характеристики пульсации (изменения спектральной характеристики по полосе пропускания) из-за проблем, связанных с качеством передачи сигнала и возникающих при прохождении вызова через систему из нескольких фильтров, включенных последовательно, которые с достаточно высокой вероятностью используются в системах связи с импульсно-кодовой модуляцией. Требования, предъявляемые к области непропускания, препятствуют возникновению эффекта наложения на частотах свыше 4 кГц.

Фильтры также вносят вклад в перекрестные помехи, а также в шум незанятой линии. Если в состав одной монолитной интегральной микросхемы входит более чем один фильтр, то особое внимание должно быть уделено для существенного ослабления перекрестных помех между ними и принятия мер, исключающих их взаимодействие. Связь по перекрестным помехам через общий источник питания является наиболее распространенной и должна быть исключена.