Un filtro electrónico es un elemento que deja pasar señales eléctricas a través de él, a una cierta frecuencia o rangos de frecuencia mientras previene el paso de otras, pudiendo modificar tanto su amplitud como su fase.
Es un dispositivo que separa, pasa o suprime un grupo de señales de una mezcla de señales. Los filtros son sistemas de dos puertos, uno de entrada y otro de salida, que funcionan en el dominio de la frecuencia.
Su operación se basa en bloquear señales en términos de su contenido espectral, dejando pasar señales cuya frecuencia se encuentra dentro de cierto rango conocido como banda de paso y rechazando aquellas señales fuera de este rango, conocido como banda de rechazo. Un filtro trabaja sobre señales de entrada produciendo una señal de salida cuyo contenido espectral depende del tipo de filtro.
Clasificación de los filtros
Pueden ser analógicos o digitales, los filtros analógicos son aquellos en el que la señal puede tomar cualquier valor dentro de un intervalo, mientras que la señal de los filtros digitales toma solo valores discretos.
Un filtro analógico es un filtro usado para procesos analógicos o señales de tiempo continuo. Los filtros analógicos son divididos en filtros pasivos y filtros activos, dependiendo del tipo de los elementos que se emplean para su realización.
Los filtros también son clasificados dependiendo de las funciones que realizan. En términos prácticos, hay cuatro tipos básicos de filtros: paso bajo, paso alto, paso banda y elimina banda.
| Tipo de filtro | Funcionamiento | Aplicación |
|---|---|---|
| Filtro paso bajo | Permite el paso de señales de baja frecuencia y bloquea o rechaza las señales de alta frecuencia. | Eliminar ruido de alta frecuencia en audio. |
| Filtro paso alto | Deja pasar las señales de alta frecuencia y bloquea las de baja frecuencia menores que la frecuencia de corte. | Proteger altavoces de señales subaudibles. |
| Filtro paso banda | Permite el paso de las frecuencias que se encuentran entre un rango ω1 y ω2 y bloquea las frecuencias fuera de ese rango. | Ecualizadores de audio y aislamiento de canales. |
| Filtro elimina banda | Atenúa únicamente un rango determinado de frecuencias. | Eliminar interferencias de la frecuencia de red de 50/60 Hz. |
Filtros paso bajo, paso alto, paso banda y elimina banda
Filtros paso bajo
En el filtro paso bajo solo pasan señales de baja frecuencia, pero bloquea o rechaza las señales de alta frecuencia.
Los filtros paso bajo permiten el paso de frecuencias por debajo de una frecuencia de corte (Fc) y atenúan las superiores; por ejemplo, para eliminar ruido de alta frecuencia en audio.
Filtros paso alto
Esto ocurre al revés en el filtro de paso alto, ya que deja pasar las señales de alta frecuencia bloqueando las de baja frecuencia menor a la frecuencia de corte.
Los filtros paso alto bloquean las bajas frecuencias y son ideales para proteger altavoces de señales subaudibles (< 40 Hz).
Filtros paso banda
Los filtros de pasa banda permiten el paso de las frecuencias que se encuentran entre un rango ω1 y ω2, llamadas frecuencia de corte menor y frecuencia de corte mayor, donde bloquea las frecuencias fuera de ese rango.
Los filtros paso banda dejan pasar un rango específico entre FLF_LFL y FHF_HFH, y se usan en ecualizadores de audio.
En telecomunicaciones, los filtros paso banda garantizan el aislamiento de canales, evitando interferencias de señales cercanas y mejorando la recepción sin requerir inductores de gran tamaño.
Filtros elimina banda o notch
Los filtros de banda eliminada, también llamados notch, atenúan únicamente un rango, como la frecuencia de red de 50/60 Hz para eliminar interferencias.
Los filtros diferencian las señales según la frecuencia, por lo tanto, dejan pasar unas mientras que bloquean otras.
Filtros pasivos y filtros activos
Mientras que los filtros pasivos utilizan únicamente resistencias (R), inductores (L) y condensadores (C), los filtros activos añaden fuentes de energía y ganancia.
Los filtros activos juegan un papel fundamental para controlar, limpiar y moldear las señales eléctricas según las necesidades de cada aplicación. A diferencia de los filtros pasivos, estos circuitos integran amplificación y ajustes precisos de frecuencia, lo que los hace indispensables en sectores como audio profesional, telecomunicaciones e instrumentación industrial.
Los filtros activos utilizan componentes activos -tales como amplificadores operacionales, transistores o válvulas- junto con resistencias y condensadores para filtrar frecuencias no deseadas y, al mismo tiempo, proporcionar ganancia o amortiguación según el diseño.
La incorporación de fuentes de energía y ganancia permite:
- Mayor factor Q sin bobinas voluminosas.
- Mejor rechazo de señal no deseada y menor distorsión.
- Ajustes de ganancia y capacidad para implementar funciones más complejas en menor espacio.
- Ganancias en banda de paso mayores que en los filtros pasivos, optimizando el manejo de la corriente eléctrica sin recurrir a bobinas voluminosas.
Los filtros activos presentan pendientes de atenuación más pronunciadas --40 dB/dec, -60 dB/dec…-, ideales cuando se requiere un corte muy nítido.
Diseño y funcionamiento de los filtros activos
El circuito VCVS (Voltage-Controlled Voltage Source) utiliza un op-amp en configuración seguidor de tensión para implementar filtros de segundo orden de gran precisión y baja sensibilidad a tolerancias.
Estos circuitos permiten modular la ganancia y la frecuencia de corte de manera independiente, muy útil en sistemas de control y ecualización activa, facilitando ajustes “on the fly” sin alterar la fase de la señal.
Los filtros activos son claves en la limpieza de señales en instrumentación y telecomunicaciones, ya que permiten extraer bandas útiles sin interferencias.
Aplicaciones de los filtros en telecomunicaciones
En telecomunicaciones, un filtro separa las bandas útiles de las señales no deseadas que comparten el mismo medio de transmisión o que llegan desde sistemas cercanos.
Los filtros paso banda garantizan el aislamiento de canales, evitando interferencias de señales cercanas y mejorando la recepción sin requerir inductores de gran tamaño.
Claves en la limpieza de señales en instrumentación y telecomunicaciones, permiten extraer bandas útiles sin interferencias.
Dependiendo del tipo de sensor o transductor, se selecciona el tipo de filtro necesario para conservar la información relevante y atenuar el resto del contenido espectral.
Filtros LTE y 5G para la recepción de TDT
Cuando aparecen cortes, pixelaciones o pérdida de canales en la TDT, una de las causas posibles son las interferencias LTE o 5G.
Su función no es “mejorar” la señal por sí solo, sino impedir que determinadas frecuencias no deseadas entren en la instalación y degraden la recepción de la TDT.
Dicho de otra forma: no amplifica, no corrige una mala orientación de antena y no arregla un cable deteriorado.
En esos casos, el filtro puede ser una solución lógica, sobre todo si la instalación está expuesta a nuevas emisiones móviles cercanas.
Ubicación del filtro en la instalación
Se instala cerca de la antena o en un punto de entrada de la señal.
También se instala dentro de la vivienda o en un punto interior de la instalación. No siempre sustituye al exterior.
No depende únicamente del nombre “LTE” o “5G”; para elegir bien, es necesario considerar la instalación y el punto donde convenga cortar la interferencia.
En una vivienda sencilla, la elección suele ser más directa. Esta revisión previa evita comprar una solución correcta para el problema equivocado.
Qué problemas puede y no puede resolver
Uno de los errores más comunes es pensar que el filtro actúa como una mejora universal de la señal. No lo es.
No mejora la señal como un amplificador.
Si el problema viene de niveles mal ajustados, más que un filtro conviene entender primero cómo está llegando la señal.
En esos casos, el filtro puede ayudar, pero no sustituye una revisión técnica de la instalación.
Comparten la misma lógica de trabajo: recortar frecuencias de telefonía móvil que pueden interferir con la TDT.
No. Depende de la instalación y del punto donde convenga cortar la interferencia.
Ejemplo de filtro para instalaciones de televisión
El filtro (405220) de la marca Televes LTE/5G ofrece muy alto rechazo frente a interferencias a partir del canal 48 y permite el paso de corriente (DC) desde la salida hasta la entrada.
Aplicaciones en audio, instrumentación y control
Los filtros activos son indispensables en audio profesional, telecomunicaciones e instrumentación industrial.
Los filtros paso bajo pueden eliminar ruido de alta frecuencia en audio, mientras que los filtros paso alto pueden proteger altavoces de señales subaudibles (< 40 Hz).
Los filtros paso banda se utilizan en ecualizadores de audio y en sistemas de megafonía y amplificadores profesionales.
También se emplean en instrumentación y sistemas de medición industrial, equipos eléctricos, motores de inducción, motores de corriente alterna (CA) en megafonía y amplificadores profesionales, motores trifásicos y sistemas de control PID.
Filtros activos de armónicos y energía eléctrica
Para la corrección del factor de potencia y la mitigación de armónicos, los filtros activos de armónicos inyectan corrientes compensatorias en la red eléctrica.
Esta función protege a los motores de corriente continua y motores de corriente alterna de sobrecalentamientos y fallas prematuras.
La selección del filtro depende de la aplicación específica, del tipo de señal, del nivel de interferencia y del tipo de sensor o transductor.
Elementos relacionados con las instalaciones de telecomunicaciones
El multiplexor de Televes (546501) RJ45 CAT-6 con 1 entrada y 8 salidas permite la interconexión entre la red secundaria de datos y la red de usuario de acuerdo con lo dispuesto en la legislación ICT2.
Los filtros y los elementos de distribución cumplen funciones diferentes dentro de una instalación: el filtro selecciona o rechaza determinadas frecuencias, mientras que el multiplexor permite la interconexión entre redes.
Aspectos que deben considerarse al seleccionar un filtro
- Tipo de filtro: paso bajo, paso alto, paso banda o elimina banda.
- Frecuencia de corte y rango de frecuencias que debe pasar.
- Frecuencias que deben ser rechazadas.
- Necesidad de ganancia, amortiguación o funcionamiento pasivo.
- Nivel de rechazo de las interferencias.
- Ubicación del filtro dentro de la instalación.
- Compatibilidad con la alimentación y el paso de corriente.
- Tipo de señal: analógica o digital.
- Tipo de sensor o transductor.
- Necesidad de un ajuste preciso de la ganancia y de la frecuencia de corte.
En telecomunicaciones, la elección correcta permite aislar los canales útiles y reducir la influencia de emisiones cercanas. En una instalación de TDT, la revisión previa de la antena, el cableado, los niveles y la ubicación del filtro evita aplicar una solución correcta al problema equivocado.
tags: #filtros #en #telecomunicaciones
Publicaciones populares:
- Uso eficiente de aguas residuales mediante ósmosis inversa
- Guía completa de la mascarilla de lentejas y sus efectos en la piel
- Guía paso a paso para sacar el aire de tu depuradora INTEX
- Protección facial: elegir la máscara adecuada para hipoclorito de sodio
- Guía para preparar disoluciones en matraces aforados: añadir 15 g y completar con agua destilada