Notch Filter란?

Notch Filter는 작은 주파수 범위의 신호를 약화시키고 다른 모든 주파수는 변화 없이 통과시키는 필터입니다.

Notch Filter를 사용하면 특정 주파수의 간섭 신호를 효과적으로 제거할 수 있습니다. 오디오 및 기타 신호 응용 분야의 경우 전력망(보통 60Hz)에서 생성되는 배경 소음은 해당 주파수에 대한 Notch Filter를 설계하여 제거할 수 있습니다. 소프트웨어 정의 무선 통신에서는 Notch Filter를 사용하여 간섭 FM 방송 신호를 제거할 수 있습니다. Notch Filter는 고역통과 필터와 저역통과 필터를 조합하여 만든 일종의 대역저지 필터입니다. Notch Filter는 '대역 차단 필터'라고도 부릅니다.

MATLAB^® 또는 Simulink^®를 사용하면 두 가지 일반적인 Notch Filter 방법인 FIR(유한 임펄스 응답) 기반 필터 및 IIR(무한 임펄스 응답) 기반 필터를 설계할 수 있습니다.

FIR 필터

FIR 필터는 본질적으로 안정적이기 때문에 아주 선호도가 높습니다. FIR 필터는 파형을 유지하면서 필터링된 신호에 지연을 일으키는 선형 위상을 갖도록 설계할 수 있습니다. 그럼에도 불구하고 FIR 필터는 긴 과도 응답을 가질 수 있으며 일부 응용 분야에서는 계산량이 많을 수 있습니다. FIR 필터는 오디오, 생물의학, 레이다 및 파형이 유용한 정보를 제공하는 기타 응용 분야에 유용합니다. 흔히 사용되는 저역통과 FIR 기반 필터의 설계 방식에는 카이저 윈도우, 최소제곱, 등리플등이 있습니다.

IIR 필터

IRR 필터는 연산 리소스가 충분치 않은 경우에 유용합니다. IIR 필터는 더 적은 수의 필터 계수를 사용하여 하드웨어 요구사항에 대한 문제를 줄일 수 있습니다. 그러나 안정적이고 인과적인 IIR 필터가 완벽한 선형 위상을 갖지는 않습니다.IIR 필터는 오디오 이퀄라이제이션, 생물의학 센서 신호 처리, IoT/IIoT 스마트 센서, 고속 전기통신/RF 응용 분야에 널리 사용됩니다. IIR 기반 필터의 설계 방법에는 버터워스, 체비쇼프 (유형 I 및 유형 II), 타원 등이 있습니다.

MATLAB에서의 필터 설계

Signal Processing Toolbox™의 bandstop 함수는 신호를 빠르게 필터링하기에 아주 유용합니다. 필터 유형, 필터 차수, 감쇠 등의 파라미터에 대한 자세한 제어가 필요할 때는 designfilt 및 기타 알고리즘 특정(예: butter, fir1) 함수를 사용할 수 있습니다. 필터 설계에 대한 더 자세한 내용은 Signal Processing Toolbox를 참조하십시오.