Курсовая работа: Цифровой управляемый полосовой фильтр

ВАРИАНТ 31

АННОТАЦИЯ

Малоземова Е.В.Цифровой управляемый полосовой фильтр – Челябинск: ЮУрГУ, ВШЭКН; 2019, 24 с. 17илл., библиогр. список – 4наим.

В данной работе ставилась задача реализовать цифровой управляемый полосовой фильтр в программной среде MATLAB (R2015a).

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ.................................................................................................................................................................................................. 4

АНАЛИЗ ТЕХНИЧЕСКОГО ЗАДАНИЯ.............................................................................................................................................. 6

СТРУКТУРНАЯ СХЕМА УСТРОЙСТВА........................................................................................................................................... 8

МЕТОДИКА И РЕЗУЛЬТАТЫ РАСЧЕТА В ВИДЕ ТАБЛИЦ И ХАРАКТЕРИСТИК............................................................... 9

ЗАКЛЮЧЕНИЕ......................................................................................................................................................................................... 23

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК................................................................................................................................................... 24

ВВЕДЕНИЕ

Цифровой фильтр (ЦФ) – это частотно-избирательная цепь, которая обеспечивает селекцию цифровых сигналов по частоте. К таким фильтрам относят: фильтры нижних частот (ФНЧ), фильтры верхних частот (ФВЧ), полосовые фильтры (ПФ), режекторные фильтры (РФ).

Цифровые фильтры делятся на две большие группы: нерекурсивные (КИХ) и рекурсивные (БИХ). В свою очередь, в каждой из этих групп выделяют линейные и нелинейные фильтры.

Цифровые фильтры, как и любая цифровая система, могут быть реализованы аппаратно, программно, аппаратно-программно, что определяется целью, назначением и местом ЦФ в предполагаемой системе.

• Аппаратная реализация подразумевает использование разнообразных функциональных блоков (регистров, сумматоров, умножителей, устройств памяти, логических элементов и т.п.), объединяемых в единое устройство.
• Программная реализация означает, что фильтр представлен в виде программы, написанной на языке программирования, соответствующем конкретному операционному блоку.
• Аппаратно-программная реализация состоит в том, что одна часть функций фильтра выполняется аппаратно, а другая часть – программно.

Под проектированием ЦФ понимают процесс, в результате которого предъявляется программа или цифровое устройство, отвечающее заданным требованиям и ограничениям.

Процесс проектирования ЦФ включает в себя следующие этапы:

1. Синтез, результатом которого является функциональная схема фильтра с коэффициентами. Каждый из классов ЦФ (БИХ и КИХ) имеет свои, принципиально отличные, методы синтеза.

1. фильтра в реальном времени при минимальных потерях качества обработки сигналов.
2. Проверка моделированием проектируемого фильтра в нереальном времени по стандартным сигналам с использованием программных средств отладки. Задача проверки моделированием состоит в обнаружении и устранении возможных логических и иных скрытых ошибок, испытаний на соответствие сконструированного фильтра заданным характеристикам, включая частотные, временные, шумовые.
3. Практическая реализация и отладка в реальном времени с помощью аппаратных средств отладки.

   АНАЛИЗ ТЕХНИЧЕСКОГО ЗАДАНИЯ

   В данной работе рассматривается цифровой управляемый полосовой фильтр,относящийся к группе нерекурсивныхфильтров, и реализуется в программной среде MATLAB (R2015a).

   Полосовой фильтр (ПФ) — фильтр, который пропускает составляющие, находящиеся в некоторой полосе частот.

   Амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) полосового фильтра имеет вид, представленный на рисунке 1.

   Рисунок 1 – Требуемая АЧХ полосового фильтра

   Параметры полосового фильтра, соответствующие варианту задания, представлены в таблице 1.

   Таблица 1 – Исходные данные

   fmax, кГц	f0, кГц	Δf, кГц	k	δ1, дБ	δ2, дБ
   20	0,3…20	0,4	1,4	1,5	-25

   – максимальная частота входного сигнала;

   – центральная частота полосы пропускания;

   – ширина полосы пропускания;

   – максимально допустимое отклонение АЧХ от 1;

   – максимально допустимое отклонение АЧХ от 0.

   Для расчета будет использован метод окон. Среди многочисленных типов окон в библиотеке MATLABвоспользуемся окном Кайзера, так как использование данного окна позволяет достичь ослабление в полосе задержки с запасом, со сравнительно небольшим порядком фильтра.

   Для проверки работоспособности фильтра рассмотрим АЧХ типовых сигналов, которые пройдут через фильтр.

   СТРУКТУРНАЯ СХЕМА УСТРОЙСТВА

   Структурная схема ПФ представленная на рисунке 2.

   Рисунок 2 – Структурная схема фильтра

   В соответствии с порядком фильтра N количество коэффициентов в схеме будет фиксировано.