רוחב פס, מסנן הצלבה ותדר הצלבה
רוחב פס (Bandwidth) מתייחס לתחום התדרים בו מסוגלת מערכת כלשהי לטפל, החל מתדר מסוים – הנמוך ביותר, וכלה בתדר אחר – הגבוה ביותר.
רוחב הפס של האוזן האנושית, למשל, הוא 20-20,000 הרץ.
פס רחב מפולח בד”כ לפסים צרים יותר (נמוך, בינוני, גבוה) בכדי לאפשר למספר מערכות בעלות רוחב פס פחות לחלוק בנטל.
מערכות שכאלה הן ה”וופר” (דרייבר הנמוכים-באס), ה”מיד” (דרייבר הבינוניים) וה”טוויטר” (דרייבר הגבוהים-טרבל).
הפילוח מבוצע באמצעות מסננים חשמליים “מעבירי פס” (Bandpass Filters) – כאלה המעבירים רק תחום תדרים מסוים וחוסמים תחומי תדר אחרים.
התדר הגבוה ביותר בפס המועבר מכונה “תדר קיטעון גבוה”, ואילו הנמוך ביותר מכונה “תדר קיטעון נמוך”.
תדר הקיטעון הגבוה של כל מסנן זהה לתדר הקיטעון הנמוך של המסנן ש”מעליו”.
מסיבה זו נקראים תדרי הקיטעון “תדרי הצלבה” (crossover frequencies) והמסננים נקראים “מסנני הצלבה” (crossover filters).
מסנני ההצלבה יכולים להיות פסיביים או אקטיביים.
מסנני הצלבה אינם אידיאליים – משרעותיהם של התדרים הנחסמים מונחתות בהדרגה ולא בבת אחת, וחלקם של התדרים המועברים מעוכב בתהליך הסינון יותר מאחרים, ז”א הפרשי המופע המקוריים שביניהם אינם נשמרים ונוצרים עיוותי מופע.
קצב ההנחתה של התדרים הנחסמים מכונה “שיפוע המסנן”, ונמדד בדציבל לאוקטאבה.
שיפוע המסנן נקבע ע”פ “סדר המסנן”, וניתן להגדילו בקפיצות של 6 דציבל לאוקטאבה:
למסנן מסדר ראשון שיפוע בן 6 דציבל לאוקטאבה, למסנן מסדר שני שיפוע בן 12 דציבל לאוקטאבה, למסנן מסדר שלישי שיפוע בן 18 דציבל לאוקטאבה וכן הלאה.
למסנן אידיאלי שיפוע אינסופי (Brickwall).
ככל ששיפוע המסנן תלול יותר הסינון יעיל יותר, אך עיכוב החבורה הופך פחות אחיד ולכן גדל הסיכוי לעיכוב משמעותי של התדרים הנמוכים יחסית לגבוהים, ז”א לעיוותי מופע משמעותיים.
הוויכוח לגבי יכולתנו לשמוע עיכובים אלה ניטש כבר שנים רבות, אך מסתמן ממחקרים כי עיכוב בן 200 מיקרושניה או פחות הינו בלתי שמיע בכל תנאי.
בניסויים שערכתי בעצמי לא הצלחתי להבחין בהשפעה כלשהי של עיכוב אפילו בשיפועים תלולים, ולכן אני מעדיפם.
כך מובטח כי לא מגיעים אל ה”מיד” תדרים אשר נועדו ל”וופר” ולהפך, ולא מגיעים אל ה”טוויטר” תדרים אשר נועדו ל”מיד” ולהפך.
לכל מסנן “פונקצית תמסורת” המגדירה את הקשר שבין מוצאו למבואו.
קשר זה מוגדר באמצעות שיפוע המסנן, ובאמצעות פרמטרים אחרים כגון היענות התדר לרוחבו של הפס המועבר, עיכוב החבורה, ועוד.
הפרמטרים “האחרים” הם שמבדילים בין סוגים שונים של מסננים, הנקראים בד”כ על שם מפתחי פונקציות התמסורת שלהם: Butterworth, Chebichev, Bessel ועוד רבים אחרים.
כיום הולך ומתרחב השימוש במסננים ספרתיים, בשל הקלות הרבה שבה ניתן לשנות את פונקצית התמסורת שלהם ובכך להגיע במהירות לאופטימיזציה.
ניתן להשיג באמצעותם שיפועים תלולים מאוד אשר אך לפני שנים ספורות נחשבו בלתי ניתנים להשגה, 96 דציבל לאוקטאבה למשל.