Главная » Просмотр файлов » Лайонс Р. Цифровая обработка сигналов. Второе издание. Пер. с англ. (2006)

Лайонс Р. Цифровая обработка сигналов. Второе издание. Пер. с англ. (2006) (1095938), страница 35

Файл №1095938 Лайонс Р. Цифровая обработка сигналов. Второе издание. Пер. с англ. (2006) (Лайонс Р. Цифровая обработка сигналов. Второе издание. Пер. с англ. (2006)) 35 страницаЛайонс Р. Цифровая обработка сигналов. Второе издание. Пер. с англ. (2006) (1095938) страница 352018-12-31СтудИзба
Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 35)

Использовать здесь именно 64-точечное ДПФ совсем ~е обязательно. Мы могли дополнить импульсную характеристику нулям до 16 или 32 отсчетов. Мы выбрали 64 отсчета, чтобы обеспечить разрешение по частоте, которое позволяет нам получить достаточно гладкую форму характеристики на рисунке 5.8 (Ъ). Вспомните: чем больше отсчетов используется для БПФ, тем выше разрешение по частоте — не так ли? 174 ' 7лава5. Фильт ысимп льснойха акте истикойконечнойдлины ось рисунка 5.8 в частотную ось рисунка 5.9. Заметим, что на рисунке 5.9 (а) АЧХ фильтра, конечно же, периодична в частотной области, и период повторения равен частоте дискретизации )т Поскольку нас в первую очередь интересует частотная характеристика фильтра в диапазоне частот от 0 до половины частоты дискретизации, рисунок 5.9 (с) показывает этот диапазон в увеличенном масштабе, чем подтверждает, что операция усреднения ведет себя как фильтр нижних частот. Это довольно плохой ФНЧ по сравнению с идеальным, характеристика которого показана на рисунке 5.9 (с) штриховой линией, но наш усредняющий фильтр будет ослаблять высокочастотные составляющие входного сигнала по сравнению с низкочастотными составляющими.

~ О(к) 0.2 ° ° а ° (а) а ° ° в а в +-а-в-в-а-4Ь. 9 11 13 15 17 59 61 63 К 0 1 3 5 7 18 )Н(81)) 1 аа в а а в ааааа ° ааааа в а 1нааа в в ° О.б о.б (ь) 0.2 0 0 3 б в4444Ч445444 тНта+Н+Н "$447+аГНтН а'Н"НтНтН)"а' 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 51 54 57 60 63 81 Не(т) 180 135 90 45 а вв а„ ° в аа 3 вв а а„ ° 54 57 60 63 (О) 0 ° -45 -90 -135 -180 ФЬЮ+44(чв7(4+)4+7 а~~+Н++1Н1Н1 Ф~+Н+ГН(4+)4 ° ° ° вв6 91215 аа 242730 вв 394245 а а а ° в в аа Рис.

5.8. Усредняющий КИХ-фильтр: (а) последовательность коэффициентов фильтра Л(М), дополненная нулями; (Ь) нормированная дискретная АЧХ ~ Н(т) ~; (с) ФЧХ в градусах Это можно продемонстрировать на примере. Предположим, что мы подаем на вход усредняющего фильтра низкочастотную синусоиду, показанную белыми квадратиками на рисунке 5.10 (а), при этом частота синусоиды равна/; /32, а амплитуда равна 1. Выходной сигнал в этом случае представляет собой синусоиду частотой ~; /32, амплитуда которой уменьшена до 0.96, при этом выходная синусоида оказывается задержанной по фазе на 22.5'.

Далее, если мы подадим на вход фильтра синусоиду с более высокой частотой, равной 3~; /32, как показано на рисунке 5.10 (Ь), выходной сигнал фильтра будет синусоидой частотой 3~; /32, амплитуда которой 5.2. Све ткавКИХ- ильт ах 175 уменьшена еще больше, до 0.69. Кроме того, выходной сигнал на рисунке 5.10 (Ь) имеет еще больший фазовый сдвиг, равный 67.5'. Хотя значения амплитуд и фаз выходных сигналов на рисунке 5.10 были измерены при реализации КИХ-фильтра с 5 ответвлениями, обрабатывающего входные синусоидальные сигналы, мы могли бы получить их прямо по рисункам 5.8 (а) и 5.8 (Ь). Здесь мы хотим подчеркнуть, что для того, чтобы узнать, какова частотная характеристика фильтра, нам нет необходимости реализовать его и подавать на его вход синусоиды разных частот.

Чтобы получить частотную характеристику КИХ-фильтра, нам достаточно вычислить ДПФ последовательности его коэффициентов (его импульсной характеристики), как мы делали для получения характеристик, приведенных на рисунке 5.8. 08 Оо 04 ог Частота г,тг Га/8 та/4 135 50 45 (ь> о .45 -135 ота Оа 08 04 ог о Частота Г,тз Г,14 Рис. 5.9. Частотная характеристика усредняющего КИХ-фильтра в виде непрерывных кривых: (а) нормированная АЧХ )Н(т)); (Ь) ФЧХ в градусах; (с) АЧХ в диапазоне частот от 0 Гц до половины частоты дискретизации, га /2 Гц На рисунке 5.11 показан другой способ оценки качества фильтра.

Здесь светло-серой линией показана АЧХ фильтра, )Н(т)1 а темно-серой линией показан )Х(т)), амплитудный спектр входного сигнала (обозначенного белыми квадратиками на рисунке 5.2). Черная линия изображает амплитудный спектр выходного сигнала, который на рисунке 5.2 показан черными квадратиками. Таким образом, на рисунке 5.11 спектр выходного сигнала получается как произведение графика характеристики фильтра, показанной светло-серой линией, на темно-серый пв (лава5. Фильт ысимп льснойха акте истикойконечнойдлины график спектра входного сигнала, или (Х(т) ' О(т) ). Мы снова можем убедиться в том, что усредняющий фильтр действительно ослабляет высокочастотные составляющие входного сигнала. (а) О ФЭЗОВЗЯ зщю а=226 зедвр = и е е ги оа а Рис.

5.10. Входные и выходные последовательности усредняющего КИХ-фильтра; (а) при подаче на вход синусоиды частотой г' /32; (Ь) при подаче на вход синусоиды частотой ЗГэ /33 Остановимся на минуту, чтобы приведенные сведения улеглись в памяти. Мы рассмотрели пример с усредняющим фильтром и в результате установили, что: с) КИХ-фильтры выполняют операцию свертки, суммируя произведения отсчетов сдвинутой входной последовательности на коэффициенты фильтра; а выходная последовательность КИХ-фильтра равна свертке входной последовательности с импульсной характеристикой (последовательностью коэффициентов) фильтра; а частотная характеристика КИХ-фильтра представляет собой ДПФ им- пульсной характеристики фильтра; и спектр выходного сигнала КИХ-фильтра представляет собой произве- дение спектра входного сигнала и частотной характеристики фильтра; а свертка во временной области и произведение в частотной области свя- заны парой преобразований Фурье.

А теперь начинается самое интересное. Изменим значения пяти коэффициентов фильтра, чтобы модифицировать частотную характеристику нашего ФНЧ с пятью ответвлениями. На рисунке 5.12 (а) показаны исходные пять коэффициентов и еще два произвольных набора из пяти коэффициентов каждый. На рисунке 5.12 (Ц сравниваются амплитудно-частотные характеристики для этих трех 5.2. Све ткавКИХ- ильт ах наборов. Частотные характеристики вычисляются как ДПФ трех наборов коэффициентов, затем строятся графики модуля ДПФ, как мы делали это для получения графиков на рисунке 5.9 (с).

На рисунке 5.12 мы можем заметить три важные особенности. Во-первых, как мы и ожидали, разные наборы коэффициентов дают разные частотные характеристики. Во-вторых, резкие изменения значений соседних коэффициентов, такие как переход от 0.2 к 0 в первом наборе коэффициентов, вызывают появление пульсаций, или боковых лепестков, частотной характеристики. В-третьих, если мы уменьшим эти скачки значений коэффициентов, как в третьем наборе на рисунке 5.12 (а), мы уменьшим эти пульсации. Однако уменьшение уровня боковых лепестков приводит к увеличению ширины главного лепестка нашего ФНЧ. (Как мы увидим, это тот же самый эффект, с которым мы сталкивались при обсуждении окон, используемых с ДПФ, в разделе 3.9.) по о.в О.В О.4 0.2 Частота Га/2 гм Рис.

5.11. Модуль спектра входной последовательности усреднлющего КИХ-филь- тра, АЧХ фильтра и модуль спектра выходной последовательности Чтобы напомнить, как используются коэффициенты фильтра, на рисунке 5.13 показана структура КИХ-фильтра с пятью ответвлениями, использующая третий набор коэффициентов с'рисунка 5.12. Реализация трансверсэльного КИХ-фильтра с постоянными коэффициентами ничуть не сложнее, чем структуры, показанной на рисунке 5.13.

Это так просто. Мы можем иметь фильтр с количеством ответвлений, превышающим 5, но сдвиг входных отсчетов, умножение на постоянные коэффициенты и суммирование остаются неизменными. (Под постоянными коэффициентами мы понимаем не коэффициенты, имеющие одинаковые значения, а коэффициенты, значения которых не меняются, или инвариантны, во времени.

Существует класс цифровых фильтров, так называемые адаптивные фильтры, коэффициенты которых периодически изменяются, чтобы подстроиться под изменяющиеся параметры входного сигнала. Мы не собираемся обсуждать адаптивные фильтры в этом вводном курсе, но их описание имеется в литературе [1-51) 178 Глава 5. Фильт ы с имп льснойха акте истикой конечнойдлины а.г ° 0.2- 0.2 аз- оз (> оз- Π—--- о о О 2 4 о г 4 О 2 4 ов ов <01 0.4 ог Чвототв гй4 гйв Рис. 6.12. Три набора коэффициентов фильтра с пятью ответвлениями: (а) наборы коэффициентов: 0.2, 0.2, 0.2, 0.2, 0.2; 0.1, 0.2, 0.2, 0.2, 0.1 и 0.04, 0.12, О.

2, 0.12, 0.04; (Ь) частотные характеристики трех КИХ ФНЧ, использующих зти наборы коэффициентов ь(о о Рис. 5.13. Реализация КИХ ФНЧ с пятью ответвлениями с набором коэффициентов 0.04, 0.12, 0.2, 0.12 и 0.04 До сих пор наше описание построения КИХ-фильтров представлялось с точки зрения аппаратурной реализации. Согласно рисунку 5.13, для вычисления одного выходного отсчета фильтра необходимо выполнить пять умножений и 'пять сложений до прихода следующего входного отсчета. В программной реализации КИХ-фильтра с пятью ответвлениями все входные отсчеты должны быть предварительно записаны в память. Работа процедуры, реализующей программный фильтр, состоит в том, чтобы выбирать различные сегменты из пяти отсчетов из массива входных данных х(п), выполнять вычисления, показанные на рисунке 5.13, и запоминать результирующую выходную последовательность у(п) в массив, расположенный в памяти .

1 Просматривая литературу, посвященную КИХ-фильтрам, читатель часто будет встречать символ г г вместо блока задержки на рисунке 5.13. Эквивалентность этих обозначений объясняется в следующей главе при изучении БИХ-фильтров, 179 5.3. П секти рвание КИХ- ильт а нижних частот Теперь, когда мы в основном понимаем, что представляют из себя КИХ-фильтры, посмотрим, чего можно добиться использованием свыше пяти ответвлений фильтра, научившись проектировать КИХ-фильтры. 5.3. проектирование КИХ-фильтра нижних частот А теперь, вместо того, чтобы использовать заданный заранее набор коэффициентов КИХ-фильтра и анализировать его частотные характеристики, попробуем выполнить обратную процедуру и спроектировать свой собственный КИХ-фильтр нижних частот.

Характеристики

Список файлов книги

Свежие статьи
Популярно сейчас
А знаете ли Вы, что из года в год задания практически не меняются? Математика, преподаваемая в учебных заведениях, никак не менялась минимум 30 лет. Найдите нужный учебный материал на СтудИзбе!
Ответы на популярные вопросы
Да! Наши авторы собирают и выкладывают те работы, которые сдаются в Вашем учебном заведении ежегодно и уже проверены преподавателями.
Да! У нас любой человек может выложить любую учебную работу и зарабатывать на её продажах! Но каждый учебный материал публикуется только после тщательной проверки администрацией.
Вернём деньги! А если быть более точными, то автору даётся немного времени на исправление, а если не исправит или выйдет время, то вернём деньги в полном объёме!
Да! На равне с готовыми студенческими работами у нас продаются услуги. Цены на услуги видны сразу, то есть Вам нужно только указать параметры и сразу можно оплачивать.
Отзывы студентов
Ставлю 10/10
Все нравится, очень удобный сайт, помогает в учебе. Кроме этого, можно заработать самому, выставляя готовые учебные материалы на продажу здесь. Рейтинги и отзывы на преподавателей очень помогают сориентироваться в начале нового семестра. Спасибо за такую функцию. Ставлю максимальную оценку.
Лучшая платформа для успешной сдачи сессии
Познакомился со СтудИзбой благодаря своему другу, очень нравится интерфейс, количество доступных файлов, цена, в общем, все прекрасно. Даже сам продаю какие-то свои работы.
Студизба ван лав ❤
Очень офигенный сайт для студентов. Много полезных учебных материалов. Пользуюсь студизбой с октября 2021 года. Серьёзных нареканий нет. Хотелось бы, что бы ввели подписочную модель и сделали материалы дешевле 300 рублей в рамках подписки бесплатными.
Отличный сайт
Лично меня всё устраивает - и покупка, и продажа; и цены, и возможность предпросмотра куска файла, и обилие бесплатных файлов (в подборках по авторам, читай, ВУЗам и факультетам). Есть определённые баги, но всё решаемо, да и администраторы реагируют в течение суток.
Маленький отзыв о большом помощнике!
Студизба спасает в те моменты, когда сроки горят, а работ накопилось достаточно. Довольно удобный сайт с простой навигацией и огромным количеством материалов.
Студ. Изба как крупнейший сборник работ для студентов
Тут дофига бывает всего полезного. Печально, что бывают предметы по которым даже одного бесплатного решения нет, но это скорее вопрос к студентам. В остальном всё здорово.
Спасательный островок
Если уже не успеваешь разобраться или застрял на каком-то задание поможет тебе быстро и недорого решить твою проблему.
Всё и так отлично
Всё очень удобно. Особенно круто, что есть система бонусов и можно выводить остатки денег. Очень много качественных бесплатных файлов.
Отзыв о системе "Студизба"
Отличная платформа для распространения работ, востребованных студентами. Хорошо налаженная и качественная работа сайта, огромная база заданий и аудитория.
Отличный помощник
Отличный сайт с кучей полезных файлов, позволяющий найти много методичек / учебников / отзывов о вузах и преподователях.
Отлично помогает студентам в любой момент для решения трудных и незамедлительных задач
Хотелось бы больше конкретной информации о преподавателях. А так в принципе хороший сайт, всегда им пользуюсь и ни разу не было желания прекратить. Хороший сайт для помощи студентам, удобный и приятный интерфейс. Из недостатков можно выделить только отсутствия небольшого количества файлов.
Спасибо за шикарный сайт
Великолепный сайт на котором студент за не большие деньги может найти помощь с дз, проектами курсовыми, лабораторными, а также узнать отзывы на преподавателей и бесплатно скачать пособия.
Популярные преподаватели
Добавляйте материалы
и зарабатывайте!
Продажи идут автоматически
6418
Авторов
на СтудИзбе
307
Средний доход
с одного платного файла
Обучение Подробнее