Синтез цифровых КИХ-фильтров и исследование их характеристик. Освоение методов машинного проектирования цифровых фильтров

Федеральное агентство по образованию

РГРТУ

Кафедра ТОР

Цифровая обработка сигналов

Лабораторная работа №1

Синтез цифровых КИХ-фильтров и исследование их характеристик

                                                                                                                   Выполнил:

                                                                                                                   ст. гр. 4110

                                                                                                                  

                                                                                                                   Проверила:

                                                                                                                  

Рязань 2008

Цель работы: освоение методов машинного проектирования цифровых фильтров с конечной импульсной характеристикой (КИХ-фильтров) с помощью программы      

«QEDesign» и проведение эксперимента по обработке цифровых сигналов с помощью программы « D.S.P.».

Экспериментальная часть.

Таблица  вариантов.

№ бригады	Тип ЦФ	FД, Гц	FStopBand, Гц	FPassBand, Гц	Уровень подавления, дБ	Уровень пропускания, дБ
4	П	2000	250150	25050	80	0,5
	ВЧ	1000	50	100	60	0,5

Для ВЧ-фильтра.

Наименование метода	Рекоменду-емый порядок	Неравномерность ЛАЧХ в полосе пропускания, дБ	Уровень затухания в зоне непрозрачности, дБ	Перерегули-рование,%
Паркса-Мак-Клеллана	47	0,25	-59	40
Хэннинга	61 (47)	0,075	-25	42
Хэмминга	65 (47)	0,04	-27	42
Блэкмена	109 (47)	0,01	-20	42
Кайзера	75 (47)	0,015	-25	42

Задать порядок N для наилучшего из оконных методов: наибольший (63) и меньше расчетного N_pm.

Хэмминга	63	0,038	-40	42
Хэмминга	35	0,04	-20	42

Изменить исходные данные таким образом, чтобы увеличилась или уменьшилась узкополосность ЛАЧХ фильтра (при неизменном уровне затухания, неравномерности ЛАЧХ и ее прямоугольности). Записать новый рекомендуемый порядок для метода Паркса- Мак-Клеллана.

F_Д = 700 Гц          порядок 33

F_Д = 1300 Гц        порядок 59

Изменить исходные данные таким образом, чтобы увеличилась или уменьшилась прямоугольность ЛАЧХ фильтра (при неизменном уровне затухания, неравномерности ЛАЧХ и ее узкополосности). Записать новый рекомендуемый порядок для метода Паркса- Мак-Клеллана.

F_StopBand = 70         порядок 75

F_StopBand = 30         порядок 33

ЛАЧХ для оконного метода Хэмминга

ЛАЧХ для оконного метода Паркса-Мак-Клеллана

Для П-фильтра.

Наименование метода	Рекоменду-емый порядок	Неравномерность ЛАЧХ в полосе пропускания, дБ		Уровень затухания в зоне непрозрачности, дБ		Перерегули-рование,%
		200 Гц	300 Гц	100 Гц	400 Гц
Паркса-Мак-Клеллана	59	-0,3	-1	-72	-72	12,5
Хэннинга	61 (59)	0,01	0,01	-55	-35	14
Хэмминга	65 (59)	0,01	0,01	-60	-40	14
Блэкмена	109 (59)	-0,6	-0,4	-80	-25	14
Кайзера	103 (59)	-0,1	-0,2	-85	-27	14

Задать порядок N для наилучшего из оконных методов: наибольший (63) и меньше расчетного N_pm.

Хэмминга	63	-0,01	-0,01	-53	-50	14
Хэмминга	40	-0,5	-0,5	-56	-20	17

Изменить исходные данные таким образом, чтобы увеличилась или уменьшилась узкополосность ЛАЧХ фильтра (при неизменном уровне затухания, неравномерности ЛАЧХ и ее прямоугольности). Записать новый рекомендуемый порядок для метода Паркса- Мак-Клеллана.

F_Д = 2500 Гц          порядок 75

F_Д = 1500 Гц          порядок 45

Изменить исходные данные таким образом, чтобы увеличилась или уменьшилась прямоугольность ЛАЧХ фильтра (при неизменном уровне затухания, неравномерности ЛАЧХ и ее узкополосности). Записать новый рекомендуемый порядок для метода Паркса- Мак-Клеллана.

F_StopBand =  250200        порядок 41

F_StopBand =  25050          порядок 117

ЛАЧХ для оконного метода Хэмминга

ЛАЧХ для оконного метода Паркса-Мак-Клеллана

Вторая часть.

Исследование избирательности ВЧ-фильтра. Обе частоты в полосе пропускания.                     

 

Одна частота из двух в полосе пропускания. Обе частоты в зоне непрозрачности.

Исследование избирательности П-фильтра.  Обе частоты в полосе пропускания.

Одна частота из двух в полосе пропускания.      Обе частоты в зоне непрозрачности.

Выводы:

1. При одинаковых порядках, фильтр, построенный по методу Паркса - Мак-Клеллана обеспечивает большой уровень затухания в зоне непрозрачности и меньшую неравномерность ЛАЧХ в полосе пропускания, чем фильтр, построенный по оконному методу. Среди фильтров, построенных по оконным методам, наибольший уровень затухания в зоне непрозрачности и наименьшую неравномерность ЛАЧХ в полосе пропускания обеспечивают фильтры по методам Хэннинга и Хэмминга.
2. При увеличении порядка фильтра увеличивается уровень затухания в зоне непрозрачности и уменьшается неравномерность ЛАЧХ в полосе пропускания.
3. При увеличении узкополосности и прямоугольности фильтра его порядок возрастает.
4. ВЧ и полосовой фильтры являются работоспособными, т.е. пропускают те составляющие сигнала, которые попадают в полосу пропускания и задерживают составляющие сигнала в зоне непрозрачности.