Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ»
(ТУСУР)
Кафедра телевидения и управления
(ТУ)
КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
Вариант № 25
По дисциплине: Цифровая обработка сигналов
Выполнил
__________
Проверил:
_________
ТОМСК - 2013
Вариант 25
Исходные данные:
- частота дискретизации;
- частота среза по уровню -3 дб;
- частота среза по уровню -12 дб;
, N = 25 (номер варианта).
Использовать в качестве аналогового фильтра-прототипа фильтр Баттерворта 2-го порядка, операторный коэффициент передачи которого выражается формулой
, а его амплитудно-частотная характеристика .
Импульсная характеристика фильтра описывается выражением
, t ≥ 0.
Задана импульсная характеристика (ИХ):
где ωср = 2π fср;
Для того чтобы получить ИХ цифрового фильтра (ЦФ) необходимо продискретизировать ИХ аналогового фильтра – прототипа:
где Т – это период дискретизации. с.
Для дискретизации воспользуемся прямым Z – преобразованием:
таким образом, получили системную функцию H(z):
,
Структурная схема для инвариантного преобразования ИХ
АЧХ аналогового фильтра (сплошная) и ЦФ (пунктир)
Передаточная характеристика:
Таким образом, получили системную функцию H(z):
.
Структурная схема ЦФ, рассчитанного по методу отображения дифференциалов
АЧХ ЦФ (пунктир) и фильтра-прототипа (сплошная)
3. Синтез ЦФ методом билинейного преобразования
Обычно, в билинейном преобразовании делается коррекция частоты. Это производится заменой ωср → ωк.
, тогда
.
.
.
.
.
Таким образом, получили системную функцию H(z):
.
Структурная схема ЦФ, рассчитанного по методу билинейного преобразования
АЧХ ЦФ (пунктир) и фильтра-прототипа (сплошная)
,
, .
Таким образом, получили системную функцию H(z):
;
;
Структурная схема ЦФ, рассчитанного по методу Z-форм, аналогична структурной схеме ЦФ, рассчитанного по методу билинейного преобразования.
АЧХ ЦФ (пунктир) и фильтра-прототипа (сплошная)
|К(w)| - аналоговый фильтр; АI(w) – ЦФ инвариантным методом; АО(w) – ЦФ методом отображения дифференциалов; АB(w) – ЦФ билинейным методом; АZ(w) – ЦФ методом Z – форм
5. Преобразование частотных свойств ЦФ
5.1. Преобразование ФНЧ в ФНЧ1
Для преобразования возьмем системную функцию ЦФ, синтезированного по методу билинейного преобразования:
, где ,,,,.
Для преобразования делаем замену:
, где т.к.
с. - период дискретизации.
- частота среза исходного ЦФ ФНЧ.
- частота среза преобразованного ЦФ ФНЧ1.
Нахождение H(z) для ФНЧ1:
, где ,
,,
,
Структурная схема ЦФ ФНЧ1
АЧХ ЦФ ФНЧ (пунктир) и ЦФ ФНЧ1 (сплошная)
5.2. Преобразование ФНЧ в ФВЧ
Для преобразования возьмем системную функцию ЦФ, синтезированного по методу билинейного преобразования:
, где ,,,,.
Для преобразования делаем замену:
, где т.к.
с. - период дискретизации,
- частота среза исходного ЦФ ФНЧ.
- частота среза преобразованного ЦФ ФВЧ.
Нахождение H(z) для ФВЧ:
, где
,
,
,
,
.
Структурная схема ЦФ ФBЧ
АЧХ ЦФ ФНЧ (пунктир) и ЦФ ФBЧ (сплошная)
Для преобразования возьмем системную функцию ЦФ, синтезированного по методу билинейного преобразования:
, где ,,,,.
Для преобразования делаем замену:
,
,
, где
- частота среза исходного ЦФ ФНЧ, Т=10-5 с,
, .
Нахождение H(z) для ПФ: H(z)=
В результате упрощений была получена системная функция ПФ:
, где ,
,
,
,
,
,,
.
Численные значения коэффициентов цифрового ПФ:
Структурная схема цифрового ПФ
АЧХ ЦФ ФНЧ (пунктир) и ПФ (сплошная)
A(w)-АЧХ исходного ЦФ, An(w)-АЧХ ЦФНЧ, Av(w)-АЧХ ЦФВЧ, Apf(w)-АЧХ ПФ
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.