Filter

Ein Filter ist ein Schaltkreis, der bestimmte Frequenzen, Wellenlängen oder Bitmuster sperrt, andere hingegen passieren lässt. Generell kann eine Einteilung nach der Filterart und -technik vorgenommen werden, und zwar in passive und aktive Filter, digitale Filter und optische Filter.

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Bei den analogen Filtern handelt es sich um solche, die bestimmte Frequenzen selektieren und diese durchlassen, dieser Frequenzbereich ist der Durchlassbereich (DB), andere hingegen sperren, das ist der Sperrbereich (SB). Gleiches gilt für optische Filter, allerdings mit dem Unterschied, dass diese bestimmte Wellenlängen durchlassen und andere sperren.

Übersicht über analoge, digitale und optische Filter

Schwieriger gestaltet sich die Unterscheidung der digitalen Filter. Da gibt es solche, die die Funktion von analogen Filtern nachbilden, also eine frequenzmäßige Selektion vornehmen, andere, die Bitmuster analysieren.

Zusammenfassend lässt sich vereinfachend festhalten, dass in der Nachrichtentechnik zur Frequenzselektion analoge Filter, bei der optischen Übertragungstechnik zur Wellenlängeselektion optische Filter und in der Datenkommunikation zur Bitmusterselektion digitale Filter eingesetzt werden.

1. In der NF-, HF- und Nachrichtentechnik unterscheidet man bei den analogen Filtern zwischen der frequenz- und wellenlängenmäßigen Selektion.

   Ersatzschaltbilder für Bandstopp-, Bandpass-, Tiefpass- und Hochpassfilter

   Der Einsatz von Filtern, die auf einer Frequenzselektion basieren, umfasst die Verkabelung von lokalen Netzen, so beispielsweise in der Breitband-Topologie, und alle analog arbeitenden übertragungstechnischen Einrichtungen wie Verstärker, Sender, Empfänger, Antennen, Übertragungsstrecken. Die darin verwendeten Filtertechniken wie Hochpass, Tiefpass, Bandpass, Bandstopp-Filter und Diplex-Filter lassen bestimmte Frequenzbereich passieren, andere sperren sie. Analoge, frequenzmäßig arbeitende Filtern bestehen aus Wirkwiderständen, Kapazitäten und Induktivitäten, also aus LC- oder RC-Gliedern. Neben den RC- und LC-Filtern gibt es noch das Quarzfilter und das auf dielektrischer Basis arbeitende Keramikfilter.

   Die wichtigsten Parameter von analogen Filtern, die das Übertragungsverhalten bestimmen, sind ihr Dämpfungsverhalten, der sich auch in der Flankensteilheit zeigt, das Phasenverhalten und die Gruppenlaufzeit.

   Filter, die eine wellenlängenmäßige Selektion vornehmen, werden in optischen Netzen und Übertragungseinrichtungen sowie in Projektoren eingesetzt. Hierzu gehören dichroitische Filter, Dünnschichtfilter und Bragg-Gitter.

2. Daneben gibt es auch in der Nachrichtentechnik Digitalfilter mit denen analoge Filterfunktionen nachgebildet werden. Dazu gehören das FIR-Filter oder das IIR-Filter, die durch Implementierungen mathematischer Modelle die Frequenzgangkurven bestimmen.
3. In der Kommunikationstechnik werden digitale Filter zur Selektion von Bitmustern eingesetzt. Diese digitalen Paketfilter können Adressen für die optimale Routenbestimmung oder Lasttrennung ausfiltern, sie werden in Firewalls eingesetzt, für den Virenschutz oder gegen Spam-Mails, als Content-Filter oder Spam-Filter.
4. In der Bildbearbeitung werden Filtertechniken für die Weichzeichnung, das Aufhellen oder Abdunkeln von Bildausschnitten, die Kontrasterhöhung, die Erstellung von Masken und die Einblendung neuer Bilddetails benutzt.
5. Bei der Übertragung von multimedialen Container-Formaten wie MP4 müssen die multimedialen Inhalte demultiplext werden, weil sie im Container-Format kombiniert sind. Dieses Demultiplexen und das Dekomprimieren in entsprechenden Playern, bezeichnet man ebenfalls als Filterung.