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アクティブバンドパスフィルタ3

 流石にアクティブバンドフィルターは期待通りの性能を出せました。低周波領域でもオペアンプを使えば部品点数も少なく理想的なフィルタが作れそうです。続いて信号の分離性を高めるためQの高いフィルタで実験してみました。

R1=220200Ω
R2=4771Ω
R3=4630Ω
C1=2677pF
IC=UPC741C
Q=46.851
f0=12649.593Hz

二段増幅型バンドパスフィルタで400Hzから20kHzをスイープしている様子

 このくらいのQであれば信号の分離ができそうです。

400Hz付近
12kHz付近
20kHz付近
オペアンプ二段増幅型バンドパスフィルタ
オペアンプ二段増幅型バンドパスフィルタ

 部品点数も少なくQが高いバンドフィルタを作ることができました。これであればPCのサウンドライン出力に複数の信号を混合し受け側で分離すればライン1チャンネルを複数チャンネルにすることができそうです。1つのプログラム、1つのチャンネル、1つの受け側となるので波形単位の制御が必要なデジタル信号処理にも耐えられると思います。

#include <iostream>
#include <windows.h>
#include <math.h>
#include <MMSystem.h>

#pragma comment (lib, "winmm.lib")

void createWave(LPWORD lpData, size_t frequency, size_t sampling, WORD amplitude) {
    size_t wavelength = sampling / frequency;
    double d = 360.0 / wavelength;
    double pi = 3.14159265359;
    for (int i = 0; i < wavelength; i++) {
        lpData[i] = (WORD)(amplitude * sin(d * (i % wavelength) / 180.0 * pi));
    }
}

int main() {

    WAVEFORMATEX wfe;
    static HWAVEOUT hWaveOut;
    static WAVEHDR whdr;
    static LPWORD lpWave;
    static LPWORD lpData;

    // 最初と最後の1sは出力しないので3以上とする
    size_t terms = 7;

    size_t i, j, start, end;
    size_t frequency = 400;
    size_t sampling = 384000;
    size_t wavelength = sampling / frequency;

    wavelength = sampling / frequency;
    wfe.wFormatTag = WAVE_FORMAT_PCM;
    wfe.nChannels = 2;
    wfe.wBitsPerSample = 16;
    wfe.nBlockAlign = wfe.nChannels * wfe.wBitsPerSample / 8;
    wfe.nSamplesPerSec = (DWORD)sampling;
    wfe.nAvgBytesPerSec = wfe.nSamplesPerSec * wfe.nBlockAlign;
    waveOutOpen(&hWaveOut, 0, &wfe, 0, 0, CALLBACK_NULL);
    lpWave = (LPWORD)calloc(sizeof(WORD), wfe.nChannels * sampling * terms);

    end = sampling * wfe.nChannels * 1;
    WORD amplitude = 32767;
    for (i = 0; i < end; i++) {
        lpWave[i] = 0;
    }

    // 最初の1sは出力しない
    start = sampling * wfe.nChannels * 1;
    end = wfe.nChannels * sampling * terms;
    // 最後の1sは出力しない
    end -= sampling * wfe.nChannels * 1;

    size_t valWavelength;
    size_t valFrequency;
    for (i = start, j = 0; i < end; i += 2) {
        if (j == 0) {
            valFrequency = frequency + ((i - start) * (20000.0- frequency)) / (sampling * wfe.nChannels * (terms - 2));
            valWavelength = sampling / valFrequency;
            lpData = (LPWORD)calloc(sizeof(WORD), valWavelength);
            createWave(lpData, valFrequency, sampling, amplitude);
        }
        lpWave[i] = lpData[j];
        ++j;
        if (j >= valWavelength) {
            j = 0;
            free(lpData);
        }
    }

    lpData = (LPWORD)calloc(sizeof(WORD), wavelength);
    createWave(lpData, frequency, sampling, amplitude);
    for (i = start+1, j = 0; i < end; i += 2) {
        lpWave[i] = lpData[j];
        ++j;
        if (j >= wavelength) { j = 0; }
    }
    free(lpData);

    whdr.lpData = (LPSTR)lpWave;
    whdr.dwBufferLength = wfe.nAvgBytesPerSec * terms;
    whdr.dwFlags = WHDR_BEGINLOOP | WHDR_ENDLOOP;
    whdr.dwLoops = 1;
    waveOutPrepareHeader(hWaveOut, &whdr, sizeof(WAVEHDR));
    waveOutWrite(hWaveOut, &whdr, sizeof(WAVEHDR));
    
    char str[128];
    std::cout << "hello, world\n";
    std::cin >> str;

}