Filterbänke

Filterbänke sind Anordnungen mehrerer Filter in der Signalverarbeitung, die ein Eingangssignal in mehrere Teilbänder zerlegen. Sie finden Anwendung sowohl in digitalen als auch analogen Systemen, etwa zur Subbandcodierung, Frequenzseparation oder Mehrkanalverarbeitung.

Das Funktionsprinzip beruht darauf, dass ein Analyse-Teil der Bank aus Bandpassfiltern besteht, die oft mit Downsampling der Teilsignale arbeiten; ein Synthese-Teil rekonstruiert das Signal aus den bearbeiteten Teilbändern. Ziel ist häufig eine möglichst unveränderte Rekonstruktion oder eine kontrollierte Reduzierung der Datenmenge, wobei Aliasing vermieden oder minimiert wird.

Es gibt verschiedene Typen von Filterbänken: uniforme Filterbänke mit gleichen Bandbreiten, nicht uniforme Filterbänke mit unterschiedlich großen Bändern, sowie polyphase bzw. modulierte Filterbanken, die FFT- oder Fenstermethoden nutzen, um Rechenaufwand zu reduzieren. In der Praxis unterscheiden sich analoge Filterbänke von digitalen, und es werden unterschiedliche Implementierungsformen gewählt, je nach Anwendung und Leistungsanforderungen.

Anwendungen finden sich unter anderem in der Audiobearbeitung (Grafik- oder parametrische Equalizer, Klangformung), in der digitalen Kommunikation (Kanaltrennung, OFDM, Mehrantennen-Systeme), in der Sprach- und Musikcodierung (Subband-Codierung) sowie in biomedizinischen Messungen und Spektrumanalysen.

Wichtige Designaspekte sind die Anzahl der Bänder, Bandbreite, Filterordnung, Phasen- und Amplitudengang, Ripple und Stopbandunterdrückung sowie Latenz. Digitale Bankimplementierungen nutzen oft FFT-basierte oder modulierte Architekturen, um Rechenleistung zu sparen.

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