Цифровым фильтром называется линейная частотно-избирательная система, реализуемая на основе вычислительного устройства.


Цифровые фильтры

 

2.1. Свойства Z-преобразования

 

Прямым Z-преобразованием дискретной последовательности xn, где n=0,1,.., называется функция комплексной переменной z, определяемая следующим соотношением

.

Функция определена для тех значений z, при которых ряд сходится.

Здесь и в дальнейшем последовательность обозначается строчной, а ее Z-преобразование той же прописной буквой.

Пример №1:

 

Пример №2

 

Пример №3

 

Найдите Z-преобразование сигнала

При выполнении условия

Ряд сходится в той части плоскости комплексной переменной z, для которой справедливо неравенство

 

Обратное Z – преобразование

Cвойства прямого Z-преобразования.

1.Линейность. Пусть последовательность yn представляет взвешенную сумму двух последовательностей x1n и x2n

,

где постоянные весовые коэффициенты.

Тогда Z-преобразование последовательности yn определяется следующим соотношением

.

Таким образом, Z-преобразование взвешенной суммы двух последовательностей равно взвешенной сумме Z-преобразований этих последовательностей.

2.Сдвиг последовательностей.

.

Последовательность yn представляет собой сдвинутую (задержанную) на m отсчетов последовательность xn

 

Тогда Z-преобразование Y(z) последовательности yn выражается через Z-преобразование X(z) последовательности xn следующим образом

.

Таким образом, Z-преобразование последовательности, сдвинутой относительно исходной на m отсчетов, равно Z-преобразованию исходной последовательности, умноженной на z m.

Пример №1

 

Выразите Z –преобразование Y(z) выходного сигнала yn цифровой линии задержки через Z – преобразование X(z) входного сигнала xn

 

 

Пример №2

 

Выразите Z-преобразование сигнала yn через Z-преобразование сигнала xn, если

 

3.Дискретная свертка двух последовательностей. Дискретной сверткой двух последовательностей xn и hn называется последовательность yn, ,определяемая следующим соотношением

Z-преобразование Y(z) дискретной свертки двух последовательностей yn равно произведению Z-преобразований H(z) и X(z) исходных последовательностей hn и xn

,

где .

Пример

Определите Z-преобразование свертки yn дискретных сигналов

2.2. Импульсная характеристика цифрового фильтра. Понятие о рекурсивных и нерекурсивных цифровых фильтрах, БИХ- и КИХ-фильтрах

 

Цифровым фильтром называется линейная частотно-избирательная система, реализуемая на основе вычислительного устройства.

Если n-ый отсчет выходного сигнала фильтра yn зависит только от отсчетов входного сигнала в данный и предшествующие моменты дискретного времени xn, xn-1 ..и т.д., то такой фильтр называется нерекурсивным.

Если n-ый отсчет выходного сигнала фильтра yn зависит не только от отсчетов входного сигнала в данный и предшествующие моменты дискретного времени xn, xn-1 ..и т.д., но и от отсчетов выходного сигнала в предшествующие моменты времени, то такой фильтр называется рекурсивным.

Импульсной характеристикойцифрового фильтра называется выходной сигнал фильтра при действии на его входе единичного отсчета и нулевых начальных условиях.

Фильтр с конечной импульсной характеристикой называется КИХ - фильтром (КИХ -конечная импульсная характеристика). Фильтр с бесконечной импульсной характеристикой называют БИХ - фильтром.

 

2.3. Определение выходного сигнала фильтра по входному сигналу и импульсной характеристике

 

Определение выходного сигнала цифрового фильтра по входному сигналу и импульсной характеристики основано на определении импульсной характеристики и принадлежности фильтра к линейным системам, для которых справедлив принцип суперпозиции.

 

 

 

Так как фильтр линейная система, то при входном отсчете в x0 раз больше единичного, выходной сигнал будет представлять собой импульсную характеристику, все отсчеты которой умножены на x0, - x0 hn.

Определим реакцию фильтра на отсчет сигнала x1 при x0 =0. При x1=1 выходной сигнал фильтра представлял бы собой импульсную характеристику, запаздывающую на один отсчет hn-1. При отсчете x1, отличном от единицы, реакцией фильтра будет запаздывающая на один отсчет импульсная характеристика, все отсчеты которой умножены на x1, - x1 hn-1.

Согласно принципу суперпозиции полученные реакции суммируются.

В результате

,

, …..

В общем случае

(1)

Согласно последнему соотношению

Однако в рассмотренном примере x2 = 0, поэтому, как видно из рисунка,

В общем случае

В данном примере x2 = x3 = 0, h3 = 0, поэтому

Соотношение (1) представляет собой дискретную свертку последовательностей xn и hn, т.е. выходной сигнал фильтра представляет собой дискретную свертку входного сигнала и импульсной характеристики фильтра.

 

2.4. Системная функция цифрового фильтра. Формы программной реализации фильтра

 



Дата добавления: 2020-02-05; просмотров: 471;


Поиск по сайту:

Воспользовавшись поиском можно найти нужную информацию на сайте.

Поделитесь с друзьями:

Считаете данную информацию полезной, тогда расскажите друзьям в соц. сетях.
Poznayka.org - Познайка.Орг - 2016-2024 год. Материал предоставляется для ознакомительных и учебных целей.
Генерация страницы за: 0.013 сек.