Синтез КИХ-фильтра методом окон с использованием окна Кайзера




Оглавление

1 Цель работы.. 3

2 Исходные данные. 3

3 Задание. 3

4 Результат выполнения. 9

4.1 Синтез КИХ-фильтра методом окон с использованием окна Кайзера. 9

4.2 Синтез БИХ-фильтров. 14

4.4 Анализ взаимосвязи между порядком ЦФ и требованиями к АЧХ. 21

4.5 Вычисление реакции КИХ-фильтра ФНЧ на тестовое воздействие. Вычисление амплитудных спектров воздействия и реакции КИХ-фильтра ФНЧ. Фильтрация шумов. 26

Вывод. 27

Приложение А.. 27

 


1 Цель работы

Синтез и анализ КИХ- и БИХ-фильтров, средствами MATLAB для проектирования и анализа фильтров GUI FDATool (Filter Design and Analysis Toolbox).

Исследование отклика фильтров на заданные воздействия.

2 Исходные данные

Таблица 1. Исходные данные

Требования Значения
Частота дискретизации f д = 5900
Граничная частота ПП ФНЧ и ПЗ ФВЧ f χ = 770 = fk
Граничная частота ПЗ ФНЧ и ПП ФВЧ fk = 1065 = f χ
Граничная частота ПЗ1 ПФ и ПП1 РФ f-k = 475 = f- χ
Граничная частота ПП1 ПФ и ПЗ1 РФ f- χ = 770 = f-k
Граничная частота ПП2 ПФ и ПЗ2 РФ f χ = 1700 = fk
Граничная частота ПЗ2 ПФ и ПП2 РФ fk = 1995 = f χ
Максимально допустимое отклонение в ПЗ δ2 = δ21 = δ22 = 0.01
Максимально допустимое отклонение в ПП δ1 = δ11 = δ12 = 0.05

 

3 Задание

Выполнить синтез и анализ КИХ- и БИХ-фильтров в GUI FDATool и для каждого типа избирательности (ФНЧ, ФВЧ, ПФ и РФ), включая следующие пункты:

Синтез КИХ-фильтра методом окон с использованием окна Кайзера

Для метода окон (Window) следует в группе Options (Параметры) в списке Window выбрать Kaiser (Окно Кайзера) и сбросить флажок Scale Passband (Масштабирование).

Итерационная процедура синтеза КИХ-фильтра методом окон включает следующие шаги.

Задание требований к АЧХ.

Оценка порядка КИХ-фильтра.

В группе Filter Order (Порядок фильтра) выбрать переключатель Minimum order (Минимальный порядок) и выполнить синтез КИХ-фильтра.

Порядок синтезируемого КИХ-фильтра по умолчанию определяется с точностью до ±2, т. е. производится оценка порядка.

Проверка выполнения требований к АЧХ КИХ-фильтра.

По умолчанию в графическом окне выводится характеристика ослабления. Для вывода нормированной АЧХ следует обратиться к команде меню Analysis | Analysis Parameters (Анализ | Параметры анализа), в раскрывающемся списке Magnitude Display (Изображение АЧХ) выбрать Magnitude и нажать кнопку OK.

Для выделения АЧХ в ПП и ПЗ использовать кнопку Zoom in на панели инструментов.

В каждой из этих полос, отжав кнопку Zoom in, следует подвести курсор к максимальному (по модулю) отклонению АЧХ и выполнить щелчок левой кнопкой мыши. Рядом с выделенной точкой будут выданы ее координаты — значения частоты и АЧХ. Максимальные (по модулю) отклонения АЧХ следует сравнить с заданными максимально допустимыми отклонениями.

Уточнение порядка КИХ-фильтра.

Для определения минимального порядка КИХ-фильтра в группе Filter Order следует установить переключатель Specify order (Произвольный порядок) и в поле ввода указать порядок — больший, если требования к АЧХ не выполняются, и меньший, если выполняются.

Указание входных параметров метода.

При установке переключателя Specify order для метода окон определяются следующие входные параметры:

в группе Options в поле ввода Beta — значение параметра β окна Кайзера;

в группе Frequency Specifications — частота дискретизации Fs и частоты разрыва Fc, на которых нормированная АЧХ равна 0.5, одна — для ФНЧ и ФВЧ или две — для ПФ и РФ.

Входные параметры метода окон Beta и wc — нормализованные частоты разрыва задаются при выборе в списке Units значения Normalized (0 to 1). Значения Beta и wc можно рассчитать с помощью функции kaiserord в окне Command Window. Частоты разрыва определяются для ФНЧ и ФВЧ wc = (f χ + fk)/ f д, для ПФ и РФ wc1 = (f- χ + f-k)/ f д, wc2 = (f χ + fk)/ f д.

Синтез КИХ-фильтра.

После указания уточненного порядка КИХ-фильтра и входных параметров метода выполняется его синтез.

По завершении итерационной процедуры будет синтезирован КИХ-фильтр минимального порядка R min при заданных требованиях к АЧХ.

По результатам синтеза заполнить соответствующий столбец таблицы 2.

Таблица 2

Тип фильтра Порядок КИХ-фильтра Порядок БИХ-фильтра
R min по методу окон с окном Кайзера R opt по методу чебышевской аппроксимации Баттерворта Чебышева I рода Чебышева II рода Золотарева-Кауэра
ФНЧ            
ФВЧ            
ПФ            
РФ            

Выбор структуры КИХ-фильтра.

По умолчанию для КИХ-фильтра выбирается прямая структура Direct-Form FIR. Выполнить ее преобразование в прямую приведенную структуру Direct-Form Symmetric FIR по команде меню Edit | Convert Structure (Редактирование | Преобразование структуры).

Синтезированные КИХ-фильтры сохранить в буфере Filter Manager с именами:

<ФИ_группа>_ FIR_ <тип избирательности>_ Window.

Например, КИХ-фильтр ФНЧ:

Волков_А._АВТ-112_ FIR_lowpass_Window.



Поделиться:




Поиск по сайту

©2015-2024 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2017-07-25 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту: