МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
ГОСУДАРСТВЕННОЕ
ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
А.С.Анисимов, Д.С. Худяков
ЦИФРОВАЯ ОБРАБОТКА СИГНАЛОВ
Учебное пособие
для студентов V курса факультета автоматики
и вычислительной техники дневной формы обучения
Новосибирск 2006
Анисимов А.С., Худяков Д.С. Цифровая обработка сигналов: Учебное пособие. – Новосибирск, 2006 г. – 109 с.
Описаны методы проектирования нерекурсивных и рекурсивных фильтров различных видов (четыре известных вида нерекурсивных фильтров с линейными фазовыми частотными характеристиками и рекурсивные фильтры Баттерворта, Чебышева, Кауэра и Бесселя) и типов (низкочастотный, полосовой, режекторный и высокочастотный, а в случае нерекурсивного также дифференцирующий) по исходным данным, определяющим желаемую амплитудную частотную характеристику фильтра. Рассмотрено проектирование нерекурсивных фильтров с использованием аппроксимирующего модифицированного гармонического ряда Фурье, метода частотной выборки и аппроксимации по Чебышеву, а рекурсивных фильтров на базе стандартного и билинейного Z-преобразований. Приведены различные формы реализации нерекурсивных (прямая и на основе дискретного преобразования Фурье) и рекурсивных (прямая, каскадная и параллельная) фильтров.
Пособие предназначено для студентов и инженеров, занимающихся обработкой результатов экспериментальных исследований.
Ил. – 31, табл. – 4, список лит. – 15 назв.
Рецензенты: доктор техн. наук М.М.Симонов,
канд. техн. наук В.Т.Кононов
Ó НГТУ, 2006 г.
СОДЕРЖАНИЕ
СОДЕРЖАНИЕ.. 3
ПРЕДИСЛОВИЕ.. 5
ВВЕДЕНИЕ В ЦИФРОВУЮ ОБРАБОТКУ СИГНАЛОВ.. 6
Основные типы сигналов и их математическое описание. Нормирование времени. 6
Обобщенная схема ЦОС.. 7
1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ФИЛЬТРАХ.. 11
1.1. Классификация фильтров. 11
1.2. Погрешности фильтрации. 15
1.3. Исходные данные при проектировании фильтров. 17
2. НЕРЕКУРСИВНЫЕ ФИЛЬТРЫ... 19
2.1. Характеристики фильтров. 19
2.2. Фильтры на основе гармонического ряда Фурье. 24
2.3. Фильтры на основе частотной выборки. 28
2.4. Оптимальные фильтры с минимаксной ошибкой. 34
2.5. Реализация нерекурсивного фильтра. 40
2.6. Фильтрация коротких реализаций сигналов. 44
3. РЕКУРСИВНЫЕ ФИЛЬТРЫ... 47
3.1. Общие положения. 47
3.2. Синтез передаточной функции рекурсивного фильтра на основе стандартного Z-преобразования. 47
3.3. Синтез передаточной Функции рекурсивного фильтра на основе билинейного Z-преобразования. 50
3.4. Синтез передаточной функция непрерывного низкочастотного фильтра-прототипа. 53
3.5. Представление передаточной функции фильтра в виде суммы элементарных слагаемых. 60
3.6. Частотные преобразования непрерывной передаточной функции фильтра. 61
3.7. Переход к передаточной функции рекурсивного фильтра. 66
3.8. Переход к передаточной функции дискретного низкочастотного фильтра-прототипа. 69
3.9. Частотные преобразования дискретной передаточной функции фильтра. 70
3.10. Реализация рекурсивного фильтра. 73
4. Алгоритмы и процессоры цифровой обработки сигналов.. 76
4.1. Методы и алгоритмы цифровой обработки сигналов. 76
4.1.1. Основные направления, задачи и алгоритмы ЦОС.. 76
4.1.2. Дискретное косинусное преобразование. 78
4.2. Адаптивная фильтрация. 79
4.2.1. Адаптивные фильтры.. 79
4.2.2. Линейное предсказание. 81
4.3. Способы реализации алгоритмов ЦОС.. 82
4.3.1. Реальное время. 82
4.3.2. Аппаратная реализация. 84
4.3.3. Программная реализация. 85
4.3.4. Аппаратно-программная реализация. 86
4.4. Особенности ЦОС, влияющие на элементную базу. 87
4.4.1. Характеристика особенностей ЦОС.. 87
4.4.2. Основные свойства ЦПОС.. 90
4.5. Архитектура цифровых процессоров обработки сигналов. 93
4.5.1. Реализация цифровой обработки сигналов. 93
4.5.2. Общие принципы построения ЦПОС и особенности их архитектуры.. 94
4.6. Разновидности и характеристики ЦПОС.. 95
4.6.1. Квалификационные параметры и характеристики ЦПОС.. 95
4.6.2. Разновидности ЦПОС с точки зрения назначения. 100
ПРЕДИСЛОВИЕ
Настоящее учебное пособие написано по материалам курса лекций "Методы цифровой фильтрации", читаемого авторами в НЭТИ (НГТУ) с 1987 года для студентов специальности "Автоматика и управление в технических системах". Весьма ограниченный объем пособия не позволил даже кратко рассмотреть все обилие методов проектирования цифровых фильтров. Здесь изложен ряд эффективных методов проектирования различных классов цифровых фильтров по задаваемым требованиям к амплитудной частотной характеристике фильтра. По указанной причине пособие имеет практическую направленность и может трактоваться как расширенное изложение алгоритмического обеспечения рассматриваемых методов проектирования цифровых фильтров и их реализации.
Значительная часть приведенного в пособии алгоритмического обеспечения реализована в программной форме и используется при выполнении
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.
