 |
Литература. Практическая работа №8. Разработка фильтров с конечной импульсной характеристикой (КИХ-фильтров). Синтез нерекурсивного цифрового фильтра методом окон.
|
|
|
|
Литература
1. Айфичер Э., Джервис Б. Цифровая обработка сигналов. Практический подход. / М., " Вильямс", 2004, 992 с.
2. Солонина А. И и др. Основы цифровой обработки сигналов. 2 изд. -Спб.: БХВ-Петербург, 2005. -768с.
Практическая работа №8.
Разработка фильтров с конечной импульсной характеристикой (КИХ-фильтров).
Синтез нерекурсивного цифрового фильтра методом окон.
Цель работы
Рассчитать коэффициенты КИХ-фильтра методом окон «вручную» и с помощью пакета автоматизированных вычислений MathCad
Задание
Произвести расчет коэффициентов КИХ-фильтра по заданному в электронном бланке примеру с помощью окон Бартлетта, Хэннинга, Хэминга, Блэкмана-Харриса (по вариантам)
| № вар | Вид окна | Весовая функция окна |
| окно Бартлетта | 
| |
| окно Хэннинга | 
a0=0. 5 a0= - 0. 5 a0=0
| |
| окно Хэмминга |
a0=0. 54 a0= - 0. 46 a0=0
| |
| окно Блэкмана-Харриса |
a0=0. 42 a0= - 0. 5 a0=0. 08
| |
| окно Бартлетта |
| |
| окно Хэннинга |
a0=0. 5 a0= - 0. 5 a0=0
| |
| окно Хэмминга |
a0=0. 54 a0= - 0. 46 a0=0
| |
| окно Блэкмана-Харриса |
a0=0. 42 a0= - 0. 5 a0=0. 08
| |
| окно Хэннинга |
a0=0. 5 a0= - 0. 5 a0=0
| |
| окно Хэмминга |
a0=0. 54 a0= - 0. 46 a0=0
|
Теоретические сведения
Разработка цифрового фильтра включает пять этапов:
1. Спецификация фильтра.
На данном этапе может задаваться тип фильтра, например, фильтр нижних частот, нужная амплитудная и/или фазовая характеристика и разрешенные допуски (если есть), частота дискретизации и длина слов, которыми будут
представлены входные данные.
2. Вычисление коэффициентов.
На этом этапе определяются коэффициенты передаточной функции Н(z), которая удовлетворяет спецификациям, полученным на этапе 1. На выбор метода расчета коэффициентов влияет несколько факторов, важнейшими из которых являются критические требования, сформулированные на этапе 1.
|
|
|
3. Выбор структуры.
Данный этап включает преобразование передаточной функции,
полученной на предыдущем этапе, в подходящую фильтрующую структуру или сеть.
4. Анализ следствий конечной разрядности.
Здесь оценивается влияние квантования на коэффициенты фильтра и входные данные, а также влияние на производительность фильтра операции фильтрации со словами конечной длины.
5. Воплощение.
На данном этапе разрабатывается программный код и/или аппаратный блок и выполняется собственно фильтрация.
Спецификации КИХ-фильтра
Амплитудно-частотная характеристика КИХ-фильтра часто задается в виде схемы допусков. Такая схема фильтра нижних частот показана на рис. 7. 3. Подобную схему можно легко получить и для других частотно-избирательных фильтров.
Рис. 7. 3. Спецификация амплитудно-частотной характеристики фильтра нижних чистит. Отклонение в полосах пропускания и подавления часто выражаются в децибелах: отклонение в полосе пропускания равно 20lg(1+ δ р) дБ; отклонение в полосе подавления равно -20lg(δ s) дБ
Исходя из рисунка, интерес представляют следующие параметры:
δ р - отклонение в полосе пропускания (или неравномерность);
δ s - отклонение в полосе подавления;
fp - граничная частота полосы пропускания;
fs - граничная частота полосы подавления;
Fs – частота дискретизации.
Еще один важный параметр – это длина фильтра N, которая определяет число коэффициентов фильтра. Существуют и другие спецификации, которые могут представлять практический интерес; это, например, спецификация максимального приемлемого числа коэффициентов фильтра (такое ограничение вводится в определенных приложениях, например, если возможная скорость обработки фиксирована). В конкретном случае может быть неясно, какой выбор набора параметров удачен, так что может использоваться метод проб и ошибок.
|
|
|
|
|
|
