laagdoorlaatfilter

Een laagdoorlaatfilter is een filter dat signalen met frequenties beneden een bepaalde drempel doorlaat en hogere frequenties aanzienlijk verzwakt. Het wordt veel toegepast om ruis en snelle schommelingen uit een signaal te verwijderen, bijvoorbeeld in audio, meet- en regeltechniek en beeldverwerking.

De centrale eigenschap is de overgangsfrequentie, fc. Onder fc blijft de amplitude nagenoeg onverhanderd, terwijl boven fc de amplitude afneemt volgens de karakteristieke respons. De steilheid van de afname hangt af van de orde en het type filter. De analoge implementaties worden vaak gerealiseerd met RC- of LC-netwerken of met actieve topologieën op basis van operationele versterkers. Een eenvoudige eerste orde RC-filter heeft H(s) = 1/(1 + sRC) en fc = 1/(2πRC). Tweede orde en hogere orde filters geven een steilere afname en kunnen specifieke fasekenmerken hebben, afhankelijk van ontwerptypen zoals Butterworth, Chebyshev of Bessel.

Digitale laagdoorlaatfilters worden in software of digitale hardware toegepast en bestaan uit IIR-filters en FIR-filters. IIR-filters hebben een oneindige impulsrespons en kunnen scherpe fasetransities leveren met minder rekenkracht, terwijl FIR-filters een nauwkeurige lineaire fase kunnen bieden bij hogere orde. Ontwerpmethoden omvatten bilineaire transformatie en windowed-FIR-technieken.

Bij het ontwerpen van een laagdoorlaatfilter worden fc, de orde, de gewenste passband- en stopbandruppel en de fasierespons afgestemd op de toepassing. Praktische overwegingen zijn tolerantie in componenten, ruis, en implementatiebeperkingen bij analoge of digitale systemen.