Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Министерство образования Российской Федерации
Новгородский государственный университет
имени Ярослава Мудрого
Физико-технический факультет
Лабораторная работа №2.
«Проектирование и анализ цифровых фильтров»
Великий Новгород
2002
Проектирование ЦФ с заданными параметрами в классе КИХ-фильтров различными методами согласно варианту задания.
|
№ варианта |
3 |
|
Тип фильтра |
ПФ. |
|
Част. дискр. кГц |
100 |
|
Неравномерность в пол. прозр., дБ |
0,1 |
|
Границы полосы прозрачн., кГц |
20-30 |
|
Затухание в пол. задержки, дБ |
60 |
|
Границы полосы задержки, кГц |
015, 3550 |
|
Неравномерность групп. задержки |
10% |
|
Порядок фильтра |
мин |
|
Методы проектирования КИХ-фильтра |
Взвеш., оптим. |
|
Прототипы БИХ-фильтра |
все |
|
Структурные схемы |
Инверсн1 Решет |
|
Разрядность входных данных |
16 |
|
Разрядность перем. и рез-тата |
16 |
|
Разрядность коэффициентов |
мин |
|
Формат данных |
фикс |
|
Вид округления |
Округл |
1 Метод взвешивания.
Window
Операции метода взвешивания:
|
Способ 1: |
Способ 2: |
|
1. выбрать N и w(n) |
1. выбрать N и w(n) |
|
2. вычислить |
2. |
|
3. |
3. |
|
4. проверка 1, 2, wp, ws |
4. проверка 1, 2, wp, ws |
|
5. |
|
|
В частотной области |
Во временной области |
Берём 5 типов окон (прямоугольное, Хамминга, Блэкмена-Харриса, Чебышева и Наттола), взвешиваем и получаем для каждого АЧХ, импульсную и переходную характеристику.
|
Вид окна |
прямоугольное |
Хэмминга |
Блэкмена-Харриса |
Чебышева |
Наттола |
|
Порядок ЦФ |
100 |
200 |
250 |
80 |
120 |
Как видно из таблицы, наилучшими характеристиками, подходящими под задание обладает окно Хэмминга.
Рис.1 – АЧХ ПФ с использованием окна Хемминга.(200 порядок)
Рис.2 – Импульсная характеристика ПФ с использованием окна Хемминга.
Рис.3 – Переходная характеристика ПФ с использованием окна Хемминга.
2 Метод оптимизации по Чебышеву.
Equiripple
|
Неравномерность в ПП, дб |
1 |
4 |
8 |
12 |
16 |
20 |
24 |
28 |
32 |
36 |
|
Порядок ЦФ |
39 |
30 |
26 |
23 |
22 |
21 |
21 |
20 |
20 |
20 |
|
Затухание в ПЗ, дб |
100 |
90 |
80 |
70 |
60 |
50 |
40 |
30 |
20 |
10 |
|
Порядок ЦФ |
53 |
48 |
43 |
37 |
32 |
27 |
22 |
16 |
11 |
6 |
*Измерения проводились при одинаковых для двух ПЗ затуханиях и неравномерности в ПП равной 0.1 дб.
|
Ширина переходной полосы, КГц |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
|
Порядок ЦФ |
161 |
81 |
54 |
40 |
32 |
27 |
23 |
20 |
17 |
15 |
* Измерения проводились при затухании в ПЗ 60 дб, неравномерности в ПП равной 3 дб и равных переходных полосах слева и справа.
Рисунок 4 – АЧХ Фильтра (по Чебышеву), имеющего порядок 32.
Исходя из данных вышеприведенных экспериментов, мы выяснили, что полосовой фильтр, спроектированный методом оптимизации по Чебышеву, имеет максимальную крутизну спада ЧХ, обладает допустимой неравномерностью в полосе прозрачности и имеет постоянную амплитуду боковых лепестков. За основу мы взяли фильтр, спроектированный при помощи метода оптимизации по Чебышеву, т.к. данный фильтр удовлетворяет условиям задания и имеет наименьший порядок по сравнению с фильтром из окна Хэмминга спроектированного методом взешивания.
Рисунок 5 – Импульсная характеристика фильтра (по Чебышеву)
Рисунок 6 – Переходная характеристика фильтра (по Чебышеву)
Задание 2.
Проектирование ЦФ с с заданными параметрами в классе БИХ-фильтров с различными ФНЧ-прототипами без учета требований к линейности ФЧХ.
|
Метод проектирования |
Баттерворт |
Чебышев 1 |
Чебышев 2 |
Эллиптич. |
|
Min порядок ЦФ |
20 |
12 |
12 |
10 |
Рис.7 – АЧХ(синяя), ФЧХ(зелёная) эллиптического ЦФ (10 порядок)
Рис.8 – Групповая задержка эллиптического ЦФ .(10 порядок)
Рис.9 – Диаграмма нулей и полюсов.
Для выравнивания групповой задержки надо синтезировать такой всепропускающий ЦФ, чтобы его групповая задержка выравнивала задержку ПФ. Параметры всепропускающего ЦФ – 20 порядок, ПП 45 КГц, весовой вектор единичный, фильтр стабильный.
Рисунок 10 - Групповая задержка всепропускающего фильтра
Рисунок 11- ФЧХ всепропускающего фильтра.
Рисунок 12 – АЧХ всепропускающего фильтра
Рисунок 13 – Нули и полюса всепропускающего фильтра
Задание 3.
При квантовании БИХ-фильтр стал нестабилен.
Рис.12 – АЧХ КИХ-фильтра (искажения, связанные с квантованием изображены зелёным).
Рис.13 – Структурная схема рекурсивного решётчатого фильтра.