Министерство образования Российской Федерации
УРАЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Оценка работы
Курсовая работа
Реализация и анализ цифрового фильтра с конечной импульсной характеристикой
по курсу «Цифровая обработка сигналов»
Преподаватель
Коберниченко В.Г.
Екатеринбург
ЗАДАНИЕ
Тема 2. Реализация и анализ цифрового фильтра с конечной импульсной характеристикой
Задание:
1. Разработать алгоритм, реализующий заданный тип фильтра в частотной области (с использованием алгоритма БПФ).
2. Составить программу, позволяющую получить:
спектр входного сигнала;
спектральную (амплитудно-частотную) характеристику окна;
отклик фильтра на заданный сигнал;
спектр выходного сигнала.
3. Проанализировать полученные результаты.
Исходные данные Номер варианта: 7
Тип фильтра: ФНЧ
Полоса фильтра: 0,75
Тип окна: треугольное
Вид сигнала: двусторонний экспоненциальный радиоимпульс с несущей частотой, равной половине частоты дискретизации.
Скважность: 12
РЕШЕНИЕ
Математическая модель сигнала.
где Ф(t) – функция Хевисайда
0 – несущая частота
Дискретный сигнал:
Для того, чтобы можно было построить спектр входного сигнала, необходимо выразить произведение , исходя из требования обеспечения уровня неопределённости (наложения спектров) не хуже –13 дБ. Наложение спектров происходит вследствие дискретизации сигнала, которая приводит к периодизации спектра с частотой . Для определения необходимо найти энергию, распределённую на участке от нуля до половины частоты дискретизации и энергию, распределённую в диапазоне от половины частоты дискретизации до бесконечности.
Так как спектр радиоимпульса отличается от видео только тем, что он сдвинут на несущую частоту, можно найти из условия наложения спектров видеоимпульса. Спектр исходного сигнала без заполнения определяется соотношением:
,
взяв квадрат модуля, получим энергию сигнала:
Соотношение этих энергий и будет задавать требуемый уровень неопределённости:
Решив это уравнение, получаем, что = 0,235.
Для того, чтобы найти количество отсчетов в периоде повторения, найдем эффективную длительность импульса:
Тогда количество отсчетов на периоде повторения будет равно:
N = QFД ,
где Q – скважность.
Получаем,
N = QFД = = 64,817 65
Определим верхнюю частоту спектра сигнала из условия половинной мощности:
По условию задается, что полоса фильтра определяется по уровню 0,75 от полосы спектра сигнала, следовательно, она будет равна 0,75
Далее приведем основной расчет
Видим, что сигнал был отфильтрован.
Посмотрим, как будет реагировать однородный фильтр (без учета окна):
Спектр сигнала на выходе такого фильтра будет иметь вид:
Тогда сам сигнал:
Видим, что сигнал отфильтрован хуже, чем при введении весовой функции окна.
Проведем анализ полученного фильтра во временной области:
Отклик на входной сигнал равен свертке от входного сигнала и импульсной характеристики фильтра.
Тогда сигнал на выходе фильтра будет иметь вид:
Выводы: В ходе выполнения данной курсовой работы был разработан алгоритм, реализующий заданный тип фильтра (ФНЧ) как во временной так и в частотной областях с учетом весовой функции и без неё. Был получен отклик фильтра на заданный сигнал и его спектр.
Другие работы по теме:
Фильтр
Отмывка ионообменного материала от регенерационного раствора и продуктов регенерации производится в направлении сверху вниз. Фильтры ионитные параллельно-точные первой ступени для Н-катионирования представляют собой вертикальный однокамерный цилиндрический аппарат, состоящий из корпуса, нижнего и верхнего распределительных устройств, трубопроводов, запорной арматуры, пробоотборного устройства и фильтрующей загрузки.
Согласованная линейная фильтрация сигналов
Целью данной работы является ознакомление с принципом действия согласованного фильтра и исследование возможностей его применения для оценки параметров выделяемых сигналов
Восстановление непрерывного сигнала
Последовательность кодовых слов на выходе цифрового фильтра необходимо преобразовать в аналоговый сигнал. Преобразование осуществляется с помощью двух устройств: ЦАП и ФНЧ.
Экспоненциальный фильтр
Понятие экспоненциального фильтра, который в аналоговом варианте представляет собой апериодическое звено и описывается соответствующим дифференциальным уравнением. Ознакомление с аналоговым и дискретным вариантами реализации фильтра с данными параметрами.
Фильтр скользящего среднего
Рособразование ГОУ ВПО Пензенская государственная технологическая академия Институт промышленных технологий Кафедра «Автоматизация и управление»
Цифровые фильтры 2
ВВЕДЕНИЕ Сигналы встречаются почти в каждой области науки и техники, например в акустике, в биомедицинских исследованиях, в связи, в системах управления, в радиолокации, физике, сейсмологии и телеметрии. Различаются два общих класса сигналов: аналоговые (сигналы в непрерывном времени) и дискретные (сигналы в дискретном времени).
Расчёт и анализ нерекурсивного цифрового фильтра
Общая характеристика цифрового фильтра, его описание разностным уравнением. Импульсная характеристика и комплексная частотная характеристика, их связь парой преобразований Фурье. Метод частотной выборки и наименьших квадратов, их сравнение и отличия.
Анализ линейной динамической цепи
Электрическая схема фильтра, нахождение комплексной функции передачи. Нахождение полюсов и нулей функции передачи, карта полюсов и нулей. Построение АЧХ, ЛАЧХ, ФЧХ, определение крутизны среза и времени задержки, функции импульсной характеристики.
Расчет цифрового корректора
Контрольная работа студентов-заочников по дисциплине «Цифровая обработка сигналов» Расчет цифрового корректора Задан канал передачи дискретных сообщений. Межсигнальная
Цифровой согласованный обнаружитель сигналов
Линейно частотно-манипулированные сигналы. Создание согласованного фильтра и его импульсной характеристики. Создание накопителя и прохождение через него. Функциональная схема цифрового согласованного обнаружителя сигналов. Создание ЛЧМ–сигнала.
Фильтровой обнаружитель одиночных сигналов
Импульсная характеристика оптимального фильтра. Отклик оптимального фильтра на принятый сигнал. Сжатие сигнала во времени. Частотная характеристика оптимального фильтра. Эквивалентность характеристик обнаружения при корреляционной и фильтровой обработке.
Фильтр скользящего среднего
Программная реализация фильтра. Аналоговый и дискретный варианты реализации фильтра скользящего среднего, схема фильтрации. Реализация вычислений среднего значения функции в заданном интервале времени. Описание амплитудно-фазовой характеристики фильтра.
Теория электрических цепей
Расчет реакции цепи на воздействие произвольной формы. Импульсная характеристика цепи. Cхема автогенератора и график колебательной характеристики. Крутизна характеристики транзистора, при которой наступит самовозбуждение автогенератора. Частота генерации.
Реализация и анализ ЦФ с КИХ
Цифровой согласованный фильтр с конечной импульсной характеристикой. Импульсная характеристика согласованного фильтра. Входной аналоговый и дискретизированный ЛЧМ сигналы. Нормированный отклик фильтра на заданный сигнал. Амплитудный спектр фильтра.
Расчет и моделирование цифрового фильтра
Изучение сущности цифровой фильтрации - выделения в определенном частотном диапазоне с помощью цифровых методов полезного сигнала на фоне мешающих помех. Особенности КИХ-фильтров. Расчет цифрового фильтра. Моделирование работы цифрового фильтра в MatLab.
Дискретизация обычных и двумерных сигналов
Теорема дискретизации или Котельникова. Соотношение между непрерывными сигналами и значениями этих сигналов лишь в отдельные моменты времени – отсчетами. Получение спектра дискрeтизованной функции. Дискретизация реальных сигналов (речь, музыка).
Формирование АИМ-сигнала
Экспериментальное исследование принципов формирования АИМ – сигнала и его спектра. Методика и этапы восстановления непрерывного сигнала из последовательности его дискретных отсчетов в пункте приема, используемые для этого главные приборы и инструменты.
Характеристика дискретных систем автоматического управления
Дискретные системы автоматического управления как системы, содержащие элементы, которые преобразуют непрерывный сигнал в дискретный. Импульсный элемент (ИЭ), его математическое описание. Цифровая система автоматического управления, методы ее расчета.
Методы расчета БИХ-фильтров
Инвариантное преобразование импульсной характеристики (стандартное Z-преобразование). Билинейное (дробно-линейное) Z-преобразование. Согласованное Z-преобразование. Методы оптимизации для расчета БИХ-фильтров. Расчет БИХ фильтров во временной области.
Кодирование звуковой информации
Презентация по теме Кодирование и обработка звуковой информации. Звук – это волна с непрерывно меняющейся амплитудой и частотой. Чем больше амплитуда, тем громче звукЧем больше частота, тем больше тон.
Программирование цифрового фильтра
Задание: Выполнить программную реализацию цифрового фильтра, задаваемого импульсной хар-кой вида Фильтр - нерекурсивный. Число отсчетов – 7. Структурная схема фильтра: