Цифровые фильтры
С ростом N положительный эффект от применения "сглаживающего окна" возрастает.
В рассмотренном примере нормы на отклонение реализованной АЧХ от требуемой не заданы. Если эти нормы не выполняются, то (строчка ксерокопии не влезла)
Метод частотной выборки
Коэффициенты не рекурсивного ЦФ (Рис. 3.2, а) соответствуют отсчетам импульсной характеристики. Схему не рекурсивного ЦФ можно преобразовать таким образом, чтобы коэффициенты фильтра соответствовали отсчетам другой системной характеристики - передаточной функции. Новая схема ЦФ является основой конструирования фильтров по методу частотной выборки.
Схема фильтра.
Схема фильтра формируется по результатам эквивалентных преобразований передаточной функции не рекурсивного ЦФ
H(Z) = 
an Z-n
где в соответствии с формулой обратного ДПФ
an = h (nT) = 
H (jkw1) ej(2p/N)kn
следовательно
Н(Z) = 
H (jkw1) ej(2p/N)kn Z-n = 
(ej(2p/N)kn Z-1)n
Применяя здесь формулу суммы N первых членов геометрической прогрессии
получаем
H(Z) = 
= P(Z) 
(3.10)
где
P(Z) = 1 - dZ-N, Fk(Z) = 1 / (1 - bkZ-1), d = ej2pk, bk = e j2pk/N (3.11)
Схема фильтра, соответствующего (3.10), приведена на Рис. 3.10, а. Схемы звеньев фильтра, соответствующих (3.11), приведены на Рис. 3.10, б.
Схема фильтра на рис. 3.10 применяется с учетом поправок, обусловленных особенностями расположения нулей и полюсов передаточной функции.
Нули и полюсы H(Z) (3.10), т.е. корни уравнений
1- ej2pk Z-N = 0, 1 - e j2pk/N Z-1 = 0
Расположены на единичной окружности плоскости Z в точках
Zk = e j2pk/N
и взаимно компенсируется. Но компенсация получается неполной по причине конечной разрядности кодовых слов, что приводит к скачкам частотной характеристики фильтра и, более того, не исключена вероятность самовозбуждения цепи. Поэтому рекомендуется смещать точки Zk внутрь единичного круга на малую величину, т.е.
Zk = e -aT/N e j2pk/N, где aТ < 10-5
что соответствует коэффициентам фильтра
d = e-aT e j2pk, bk = e-aT e j2pk/N (3.12)
Небольшая поправка коэффициентов фильтра (3.12) практически не отразится на характеристиках фильтра.
Частотная характеристика фильтра
Частотная характеристика фильтра по методу частотной выборки получается подстановкой
Z = ejwT, 
в (3.10). Отсюда, с учетом формулы Эйлера,
H(jw)= 
следовательно
(3.13)
что соответствует ряду Котельникова для спектров дискретных сигналов. Таким образом, частотную характеристику не рекурсивного ЦФ можно представить как в форме ряда Фурье, так и в форме ряда Котельникова.
Каждая из отсчетных функций в (3.13)
(3.14)
на частоте w = kw1 принимает значение частотной выборки H(jkw1); остальные отсчетные функции на этой частоте обращаются в нуль. На графике Рис. 3.11 показана в качестве примера некоторая АЧХ и ее составляющие - равносмещенные отсчетные функции для случая N=8, где отсчетные функции представлены главным лепестком, кроме модуля отсчетной функции при К=0, которая изображена полностью.
С учетом вышеизложенного становится понятным, что регулировка частотных отсчетов фильтра по методу частотной выборки является взаимонезависимой подобно взаимонезависимой регулировке отсчетов импульсной характеристики не рекурсивного ЦФ по схеме на Рис. 3.2, а.
Расчет фильтра начинается с ориентировочного выбора величины N. Коэффициенты фильтра приравнивают к соответствующим отсчетам требуемой частотной характеристики. Особый случай имеет место в точках разрыва характеристики: отсчеты, расположенные в окрестности точек разрыва, т.е. в переходной области, необходимо выбирать с таким расчетом, чтобы получить удовлетворительное приближение реализованной характеристики к требуемой в диапазоне частот, прилегающем к переходной области. Наиболее часто в переходную область попадает 1 или 2 отсчетных частоты. В этом случае удовлетворительный результат аппроксимации можно получить простым подбором модуля отсчетов в переходной области.
Немного больше о технологиях >>>
Роль нанотехнологий в обществе будущего
«Мы
знаем, что белому человеку непонятны наши традиции… Он относится к земле как к
врагу, а не как к брату, поэтому он движется дальше, когда покорит часть ее… Он
крадет землю у своих детей, и ему все равно. Он относится к своей матери —
земле так, как будто ее можно продавать ...
Методология науки
«Эксперимент не может подтвердить теорию,он
может лишь опровергнуть ее».
А.Эйнштейн
Во все времена задача науки была неизменна -
изучение мироздания с целью выявления существующих закономерностей, что само по
себе уже предполагает существование таких закономерностей и поз ...
