Cosa sono i filtri passa-banda?

I dispositivi che accettano un segnale ma permettono solo a determinate frequenze all'interno di quei segnali di passare, bloccando tutti gli altri, sono chiamati filtri passa-banda. Alcuni di questi filtri sono elettronici e possono essere utilizzati in apparecchiature audio, apparecchiature radio o altri tipi di circuiti. Altri sono ottici e consentono solo determinate lunghezze d'onda, o frequenze, di luce.

Un filtro passa-banda è composto da due filtri messi insieme: un filtro passa-alto, che fa passare le frequenze al di sopra di una certa soglia, e un filtro passa-basso, che consente le frequenze al di sotto di una certa soglia. Un filtro audio che consente solo frequenze comprese tra 20 e 20.000 Hertz, in quanto rappresentano la gamma tipica dell'udito umano, è un buon esempio di filtro passa-banda. Questo filtro combina un filtro passa-basso da 20.000 Hertz con un filtro passa-alto da 20 Hertz per ottenere questo risultato.

I filtri passa-banda elettronici possono essere inseriti in un chip a circuito integrato (IC) o possono essere realizzati con resistori e condensatori o induttori, sebbene i condensatori siano generalmente preferiti. Modificando i valori di resistenza dei resistori e la capacità nominale dei condensatori, è possibile modificare l'area effettiva del filtro. Molti filtri utilizzano resistori variabili per consentire all'utente di modificare facilmente la propria area effettiva, eliminando la necessità di ricostruirli per piccoli ritocchi.

Una delle principali sfide nella progettazione dei filtri è che la maggior parte dei filtri passa-banda ha un effetto graduale. Prendendo l'esempio sopra, il filtro non eliminerebbe tutte le frequenze inferiori a 20 hertz e superiori a 20.000 hertz, ma ridurrebbe invece gradualmente le loro dimensioni. L'effetto graduale del filtro può essere modificato da una struttura più complicata, utilizzando parti aggiuntive.

I filtri passa-banda sono utilizzati anche nel mondo dell'ottica, sebbene invece di lasciar passare solo determinate frequenze del segnale, consentono solo determinate lunghezze d'onda della luce. Un esempio è un paio di occhiali 3D rosso-blu anaglifi. L'obiettivo rosso è un filtro passa-banda che consente il passaggio della banda di luce rossa e l'obiettivo blu consente solo il passaggio della banda di luce blu. Gli astronomi usano anche filtri passa-banda, ad esempio, per guardare solo la luce ultravioletta o infrarossa emessa da stelle e galassie distanti per comprendere meglio il cosmo.