Диссертация (Методы расчета комплексных цифровых фильтров по НЧ-прототипам)
Описание файла
Файл "Диссертация" внутри архива находится в папке "Методы расчета комплексных цифровых фильтров по НЧ-прототипам". PDF-файл из архива "Методы расчета комплексных цифровых фильтров по НЧ-прототипам", который расположен в категории "". Всё это находится в предмете "технические науки" из Аспирантура и докторантура, которые можно найти в файловом архиве РТУ МИРЭА. Не смотря на прямую связь этого архива с РТУ МИРЭА, его также можно найти и в других разделах. Архив можно найти в разделе "остальное", в предмете "диссертации и авторефераты" в общих файлах, а ещё этот архив представляет собой кандидатскую диссертацию, поэтому ещё представлен в разделе всех диссертаций на соискание учёной степени кандидата технических наук.
Просмотр PDF-файла онлайн
Текст из PDF
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ «МЭИ»»На правах рукописиСое Минн ТхуМЕТОДЫ РАСЧЕТА КОМПЛЕКСНЫХ ЦИФРОВЫХФИЛЬТРОВ ПО НЧ-ПРОТОТИПАМСпециальность 05.12.04 – Радиотехника, в том числе системы и устройствателевиденияДиссертацияна соискание ученой степени кандидата технических наукНаучный руководитель: д.т.н., проф. Гребенко Ю.А.Москва – 2017АннотацияДиссертация посвящена разработке и исследованию комплексныхцифровых фильтров по НЧ-прототипам, при реализации которых возможноуменьшение числа математических операций, в первую очередь, операцийумножения на константу.Вдиссертациипроведеносравнениевариантовреализациикомплексных цифровых полосовых и режекторных фильтров, рассчитанныхс использованием НЧ-прототипов, по числу необходимых математическихопераций. Рассмотрены варианты реализации комплексных цифровыхфильтров с последовательной и параллельной структурой, с использованиемметодапреобразованияпередаточнойфункции,методакомплекснойарифметики и метода комплексной задержки.
Использование комплексныхзадержекпозволяетосуществлятьперестройкуцентральнойчастотыкомплексного цифрового фильтра высокого порядка путем синхронногоизменения двух совпадающих коэффициентов во всех комплексныхзадержках без изменения формы АЧХ.Предложен и исследован метод расчёта комплексных цифровыхфильтров с последовательной и параллельной структурой по значениямнулей и полюсов НЧ-прототипа, приводящий к последовательным ипараллельным структурным схемам на базе звеньев первого порядка скомплексными коэффициентами.В диссертации предлагается способ построения цифровых фильтров слинейной ФЧХ, использующий последовательное соединение БИХ и КИХфильтров.
В этом случае удается совместить достоинства цифровых БИХ иКИХ фильтров, сократив общее число математических операций.В качестве примера применения комплексных фильтров, рассмотренывариантыпостроенияперестраиваемыхпочастотечастотныхдискриминаторов на базе комплексных цифровых полосовых фильтров,реализованных с использованием метода комплексной задержки.2ВВЕДЕНИЕ .......................................................................................................... 6ГЛАВА1.МЕТОДЫСИНТЕЗАЦИФРОВЫХКОМПЛЕКСНЫХПОЛОСОВЫХ И РЕЖЕКТОРНЫХ ФИЛЬТРОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМСМЕЩЕНИЯ ЧАСТОТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ФНЧ И ФВЧ .................... 121.1.Метод смещения частотных характеристик ............................................
151.2. Метод преобразования передаточной функции ..................................... 161.3. Метод комплексной арифметики ............................................................ 181.4. Метод комплексной задержки ................................................................. 201.5. Сравнение методов по числу арифметических операций ......................
401.6. Цифровые комплексные фильтры, перестраиваемые по частоте, на базекомплексных задержек ................................................................................... 44Выводы по главе 1 .......................................................................................... 45ГЛАВА 2. РАСЧЕТ ЦИФРОВЫХ ФНЧ И ФВЧ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМКООРДИНАТ НУЛЕЙ И ПОЛЮСОВ НЧ-ПРОТОТИПА .............................. 462.1. Последовательная структурная схема.....................................................
462.2. Параллельная структурная схема ............................................................ 60Выводы по главе 2 .......................................................................................... 81ГЛАВА 3. РАСЧЕТ КОМПЛЕКСНЫХ ПОЛОСОВЫХ И РЕЖЕКТОРНЫХФИЛЬТРОВПОКООРДИНАТАМНУЛЕЙИПОЛЮСОВНЧ-ПРОТОТИПА .....................................................................................................
823.1. Последовательная структурная схема..................................................... 823.2. Параллельная структурная схема ............................................................ 923.3. Перестройка комплексных фильтров по частоте ................................. 1083.4. Реализации комплексной задержки с использованием алгоритмаCORDIC ......................................................................................................... 109Выводы по главе 3 ........................................................................................ 116ГЛАВА 4.
ЦИФРОВЫЕ КОМПЛЕКСНЫЕ ФИЛЬТРЫ С ЛИНЕЙНЫМИФЧХ................................................................................................................... 1174.1. Расчет комплексных КИХ фильтров с линейными ФЧХ методомразложения АЧХ в ряд Фурье ...................................................................... 11734.2. Линеаризация ФЧХ КИХ фильтров ...................................................... 1294.2.1.
КИХ фильтры нижних частот с линейными ФЧХ, рассчитанные поНЧ-прототипу ............................................................................................ 1314.2.2. Полосовые КИХ-фильтры с линейными ФЧХ, рассчитанные по НЧпрототипу ................................................................................................... 1384.3. Цифровые БИХ-КИХ фильтры с линейными ФЧХ, рассчитанные поНЧ-прототипу................................................................................................ 1434.3.1. Цифровые БИХ-КИХ фильтры нижних частот с линейными ФЧХ....................................................................................................................
1434.3.2. Цифровые комплексные полосовые БИХ-КИХ фильтры слинейными ФЧХ ........................................................................................ 145Выводы по главе 4 ........................................................................................ 158ГЛАВА 5. ДЕТЕКТОРЫ УРОВНЯ И ЧАСТОТНЫЕ ДИСКРИМИНАТОРЫНА БАЗЕ КОМПЛЕКСНЫХ ЦИФРОВЫХ ФИЛЬТРОВ .............................. 1605.1. Цифровые детекторы уровня комплексного сигнала........................... 1615.2. Частотные дискриминаторы на базе комплексных цифровых БИХфильтров, рассчитанных по НЧ-прототипам ..............................................
1635.3. Частотные дискриминаторы на базе комплексных цифровых БИХфильтров, рассчитанных с использованием координат нулей и полюсов поНЧ-прототипам ............................................................................................. 167Выводы по главе 5 ........................................................................................
172ЗАКЛЮЧЕНИЕ ................................................................................................ 173СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ ................................................................................ 175ПРИЛОЖЕНИЕ 1 ............................................................................................. 183ПРИЛОЖЕНИЕ 2 ............................................................................................. 1974Список сокращенийАД– амплитудный детекторАЧХ– амплитудно-частотная характеристикаБИХ– бесконечная импульсная характеристикаГВЗ– групповое время запаздыванияДХ– дискриминационные характеристикиКДФ– комплексный дискретный фильтрКИХ– конечная импульсная характеристикаНЧ– низкая частотаОБП– обобщенное билинейное преобразованиеПФ– полосовой фильтрРФ– режекторный фильтрФВЧ– фильтр верхних частотФНЧ– фильтр нижних частотФЧХ– фазочастотная характеристикаЧАД– частотно-амплитудного дискриминатораCORDIC– COordinate Rotation DIgital Computer5ВВЕДЕНИЕКвадратурные сигналы, которые также называют комплекснымисигналами, используются во многих применениях цифровой обработкисигналов, таких как системы связи, радиолокационные системы, системыизмерения разности времен прихода сигналов в радионавигации и др:[30].Задачи обработки комплексныхсигналов, в частности, задачицифровой фильтрации, рассматриваются в технической литературе уженасколькопоследнихдесятилетий.Средидостоинствкомплексныхполосовых и режекторных фильтров отмечаются следующие: симметричнаяотносительно центральной частоты АЧХ, характеристики таких фильтров внаибольшей степени приближаются по форме к характеристикам аналоговыхНЧ-прототипов, наличие дополнительных степеней свободы открываетперспективу создания перестраиваемых фильтров: [74].Цифровые комплексные фильтры широко используются в цифровыхустройствах формирования и обработки радиосигналов.
Разработкой методоврасчета цифровых комплексных фильтров для формирования и обработкисигналов в течение последних десятилетий занимались многие ученые, в томчисле: Гребенко Ю.А. [1-23], Гадзиковский В.И. [40-44], Акар Мьо. [14],Кью Мьят Со. [15], Тамбовцев А.В. [48], Митра С. [37, 55], Регалия П.А. [37],Milos D.
