Was ist ein Notchfilter?

Ein Notchfilter schwächt Signale in einem kleinen Frequenzbereich und lässt alle anderen Frequenzen unverändert passieren.

Notchfilter können Störsignale effektiv aus bestimmten Frequenzen entfernen. Bei Ton- und anderen Signalanwendungen kann das Hintergrundsummen durch das Elektrizitätsnetz (oft bei 60 Hz) mit einem auf diese Frequenz ausgelegten Notchfilter entfernt werden. Bei Software-Defined Radios werden störende FM-Rundfunksignale mit Notchfiltern entfernt. Ein Notchfilter ist eine Art Bandstoppfilter aus einer Kombination von Hochpass- und Tiefpassfiltern. Notchfilter werden auch als „Bandsperrfilter“ bezeichnet.

Mit MATLAB^® oder Simulink^® können Sie Filter mit endlicher (FIR) bzw. unendlicher (IIR) Impulsantwort entwerfen, zwei gängige Notchfiltermethoden.

FIR-Filter

FIR-Filter sind eine beliebte Option, da sie inhärent stabil sind. Sie können so ausgelegt werden, dass ihre lineare Phase eine Verzögerung im gefilterten Signal hervorruft, aber die Wellenform beibehält. Nichtsdestotrotz können diese Filter lange transiente Frequenzen aufweisen und in gewissen Anwendungen eine hohe Rechenleistung erfordern. FIR-Filter eignen sich für Audio-, Biomedizin- und Radaranwendungen sowie in allen anderen Bereichen, in denen die Form der Wellenform wertvolle Informationen liefert. Gängige Entwurfsmethoden für Tiefpass-FIR-Filter sind z. B. Kaiser-Fenster, kleinste Quadrate und Equiripple.

IIR-Filter

IIR-Filter eignen sich bei Anwendungen mit begrenzter Rechenleistung. Da weniger Filterkoeffizienten erforderlich sind, benötigen IIR-Filter auch weniger Hardware. Stabile, kausale IIR-Filter haben jedoch keine perfekt lineare Phase. Häufig werden  IIR-Filter bei der Tonentzerrung, Verarbeitung biomedizinischer Sensorsignale, bei intelligenten IoT-/IIoT-Sensoren und Hochgeschwindigkeitsanwendungen in Funk und Telekommunikation eingesetzt. IIR-Filter werden u. U. mit folgenden Methoden entworfen: Butterworth, Tschebyscheff (Typ I und Typ II) und elliptisch.

Filterentwurf in MATLAB

Die Bandsperr-Funktion in der Signal Processing Toolbox™ ist besonders bei der schnellen Signalfilterung nützlich. Sie können designfilt und andere algorithmusspezifische (z. B. butter, fir1) Funktionen verwenden, wenn mehr Regelung für Parameter wie Filtertyp, Filterordnung und Dämpfung erforderlich ist. Weitere Informationen zum Filterentwurf finden Sie unter Signal Processing Toolbox .