Преобразование Фурье и Лапласа для дискретных сигналов
Теорема энергий (равенство Парсеваля)
Дискретные цепи
Общие свойства передаточной функции
Круговая свёртка
Расчёт энергии сигнала в дискретной цепи
Метод перекрытия с суммированием
Расчёт нерекурсивных ЦФ общего вида
Антисимметричные фильтры
Метод частотной выборки
Схема фильтра с вещественными отводами
Эффекты конечной разрядности и их учет
Влияние структуры ЦФ на шум квантования
Чувствительность
Расчет по условию ограничения максимума сигнала
Восстановление непрерывного сигнала
Навигация
Расчёт нерекурсивных ЦФ общего вида
Цифровая обработка сигналов
72858
знаков
1
таблица
34
изображения
3.2 Расчёт нерекурсивных ЦФ общего вида.
Цель расчёта нерекурсивных цифровых фильтров (рис. 3.2,а) заключается в расчёте значений коэффицентов 
и их числа N по допускам на системные характеристики, а так же в расчёте разрядности кодовых слов и выборе оптимального динамического диапазона ЦФ по нормам на помехозащищённость сигнала и вероятность перегрузки системы, что определяется эффектами конечной разрядности кодовых слов.
Требования к системным характеристикам чаще задаютс относительно одной из них: импульсной или частотной. Поэтому различают расчёт ЦФ во временной области и расчёт ЦФ в частотной области.
Расчёт ЦФ во временной области.
Требуемая импульсная характеристика в общем случае имеет бесконечную протяжённость во времени. Поэтому вначале необходимо задаться конечным числом N первых отсчётов требуемой импульсной характеристики
.
Оставшиеся отсчёты по причине их малости отбрасывают и определяют погрешность приближения, которую можно оценить, например, по среднеквадратичному критерию близости.
Коэффициенты фильтра принимаются равными соответствующим отсчётам требуемой импульсной характеристики. После расчёта разрядности коэффицентов, шумов квантования и масштабирующих коэффицентов остаётся оценить погрешность реализованной импульсной характеристики по отношению к требуемой и принять решение о необходимости повторного расчёта.
Расчёт ЦФ в частотной области.
Вначале необходимо продолжить требуемую частотную характеристику на диапазон [0,5wд; wд] по правилам комплексно-сопряжённой симметрии (рис. 3.2,б), что определяется вещественным характером импульсного отклика. По характеристикам следует определить N комплексных частотных отсчётов
,
где число N выбирается ориентировачно с таким расчётом, чтобы плавным соединением точек 
и 
требуемые кривые восстановились без заметных искажений.
Расчёт коэффицентов фильтра выполняется по формуле обратного ДПФ
(3.1)
Затем необходимо расчитать реализованные частотные характеристики по формулам, которые следуют из выражения для передаточной функции фильтра.
, или 
. (3.2)
Остаётся сравнить требуемые и реализованные характеристики и принять решение о необходимости повторного расчёта.
Расчёты по учёту эффектов конечной разности кодовых слов остаются
прежними.
3.3. Схемы и характеристики фильтров с линейной фазой
Нерекурсивный фильтр позволяет получить четную или нечетную импульсную характеристику и, как результат, линейную ФЧХ или произвольной АЧХ, что следует из теоремы о спектре четных и нечетных сигналов: спектр фаз четных и нечетных сигналов является линейным.
Фильтры с четными импульсными характеристиками называются симметричными, с нечетными - антисимметричными. Каждый из отмеченных типов фильтров имеет свои особенности в зависимости от четности числа отводов N, что удобно рассмотреть на конкретных примерах.
Симметричные фильтры с нечетным N.
На рис. 3.3, а приведена схема и импульсная характеристика симметричного фильтра для случая N=5. Передаточная функция такой цепи:
H(Z) = a2 + a1Z-1 + a0Z-2 + a1Z-3 + a2Z-4 = Z-2 [a0 + a1 (Z + Z-1) + a2 (Z2 + Z-2)]
Отсюда, после подстановки Z = e jwT и с учетом формулы Эйлера
H (jw) = e -j2wT (a0 + 2a1 cos wT + 2a2cos 2wT)
следовательно, формулы АЧХ и ФЧХ
H(w) = a0 + 2a1 cos wT + 2a2cos 2wT, j(w) = -2wT
График АЧХ и графики поясняющие характер АЧХ - cos wT, cos 2wT - приведены на рис. 3.4, а.
Симметричные фильтры с четным N.
На рис. 3.3, б приведены схема и импульсная характеристика симметричного фильтра для случая N=4. Передаточная функция фильтра
H(Z) = a2 + a1Z-1 + a1Z-2 + a2Z-3 = Z-1,5 [a1 (Z0,5 + Z-0,5) + a2 (Z1,5 + Z-1,5)]
Отсюда H (jw) = e -j1,5wT (2a1 cos 0,5 wT + 2a2cos 1,5wT)
Соответствующие формулы АЧХ и ФЧХ
H(w) = 2a1 cos 0,5 wT + 2a2cos 1,5wT, j(w) = -1,5wT
Характер АЧХ и поясняющие графики - на рис. 3.4, б.
Антисимметричные фильтры с нечетным N.
На рис. 3.5, а приведены схема и импульсная характеристика антисимметричного фильтра для случая N=5.
Передаточная функция фильтра
H(Z) = a2 + a1Z-1 + 0Z-2 - a1Z-3 - a2Z-4 = Z-2 [a1 (Z - Z-1) + a2 (Z2 - Z-2)]
отсюда H (jw) = e -j2wT j(2a1 sin wT + 2a2 sin2wT)
Поэтому формулы АЧХ и ФЧХ
H(w) = 2a1 sin wT + 2a2 sin 2wT, j(w) = 
-2wT
Характер АЧХ и поясняющие графики - на рис. 3.6, f.
Антисимметричные фильтры с четным N.
Схема и импульсная характеристика для случая N=4 приведены на рис. 3.5, б. Передаточная функция
H(Z) = a2 + a1Z-1 - a1Z-2 - a2Z-3 = Z-1,5 [a1 (Z0,5 - Z-0,5) + a2 (Z1,5 - Z-1,5)]
Отсюда
H (jw) = e -j1,5wT j(2a1 sin 0,5 wT + 2a2sin 1,5wT)
Формулы АЧХ и ФЧХ
H(w) = 2a1 sin 0,5 wT + 2a2 sin 1,5wT, j(w) = 
-1,5wT
Характер АЧХ и поясняющие графики - на рис. 3.6, б.
3.4 Общие свойства фильтров с линейной фазой
Анализ рассмотренных вариантов фильтров с линейной фазой позволяет сделать выводы общего характера.
1. Симметричные фильтры.
H(0) № 0, j(w) = -
wT (3.3)
а. Если N - нечетное, то АЧХ - четная функция
H(w) = а0 + 2 
аm cos mwT (3.4)
Применяется при условии H(0,5wд) № 0
б. Если N - четное, то АЧХ - нечетная функция
H(w) = 2 аm cos [(m - 0,5) wT] (3.5)
Применяется при условии H(0,5wд) = 0
Похожие работы
... Студент группы 220352 Чернышёв Д. А. Справка— отчет о патентном и научно- техническом исследовании Тема выпускной квалификационной работы: телевизионный приёмник с цифровой обработкой сигналов. Начало поиска 2. 02. 99. Окончание поиска 25.03.99 Предмет поиска Страна, Индекс (МКИ, НКИ) № ...
... 1 – «-» Причем 1-ый разряд слева – знаковый разряд. 16 14 12 10 8 6 4 2 Т 2Т 2. Связи между аналоговыми и дискретными сигналами. При обработке сигнала на ЭВМ необходимо в максимальной степени, чтобы дискретный или цифровой сигнал содержал все признаки аналогового сигнала. При дискретизации возможна потеря информации, которая ...
... примерно 6%. В общем, в районе 1 - 4 кГц чувствительность уха по всем параметрам максимальна, и составляет не так уж и много, если брать не логарифмированные значения, с которыми приходится работать цифровой технике. Примите на заметку - многое из того, что происходит в цифровой обработке звука, может выглядеть ужасно в цифрах, и при этом звучать неотличимо от оригинала. В цифровой обработке ...
... несущими и амплитудно-фазовая модуляция с одной боковой полосой (АФМ-ОБП). 3. Выбор длительности и количества элементарных сигналов, используемых для формирования выходного сигнала В реальных каналах связи для передачи сигналов по частотно ограниченному каналу используется сигнал вида , но он бесконечен во времени, поэтому его сглаживают по косинусоидальному закону. , где - ...
0 комментариев