Дискретная обработка сигналов и цифровая фильтрация - Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника курсовая работа

Главная

Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника
Дискретная обработка сигналов и цифровая фильтрация

Подготовка аналогового сигнала к цифровой обработке. Вычисление спектральной плотности аналогового сигнала. Специфика синтеза цифрового фильтра по заданному аналоговому фильтру-прототипу. Расчет и построение временных характеристик аналогового фильтра.


посмотреть текст работы


скачать работу можно здесь


полная информация о работе


весь список подобных работ


Нужна помощь с учёбой? Наши эксперты готовы помочь!
Нажимая на кнопку, вы соглашаетесь с
политикой обработки персональных данных

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Размещено на http://www.allbest.ru/
Федеральное агентство по образованию
Сибирский государственный аэрокосмический университет
Микропроцессоры и цифровая обработка сигналов
Дискретная обработка сигналов и цифровая фильтрация
Цифровые методы обработки информации все более широко внедряются во многие области техники связи и управления, в частности, в область фильтрации сигналов.
Это обусловлено тем, что эти методы обеспечивают значительно более высокую точность по сравнению с методами аналоговой обработки, а также тем, что цифровые устройства надежны и удобны в эксплуатации.
Особо важное место, среди различных методов фильтрации занимают линейные методы; устройства, реализующие цифровые методы фильтрации сигналов, получили название цифровых фильтров. На практике цифровые фильтры реализуются либо в виде программы на универсальной цифровой вычислительной машине, либо в виде специализированного вычислительного устройства с электронными схемами ввода и вывода информации.
По сравнению с аналоговыми фильтрами цифровые фильтры обладают рядом важных достоинств. К ним, прежде всего, относятся высокая стабильность и точность, не зависящие от воздействия внешних условий, простота изменения характеристик и возможность использования в качестве адаптивных устройств; при эксплуатации цифровых фильтров не возникают задачи согласования нагрузок, они могут работать в диапазоне сверхнизких частот; они могут обладать линейными фазовыми характеристиками и т.д.
Важно отметить, что цифровые фильтры практически реализуются на интегральных цифровых логических элементах, вследствие чего они могут быть компактными, недорогими и высоконадежными устройствами. Однако, следует отметить, что в отличие от аналоговых цифровым фильтрам присущи некоторые специфические погрешности, обусловленные дискретизацией и квантованием аналоговых сигналов (при выполнении арифметических операций в вычислительных устройствах).
Задание к курсовой работе состоит из двух частей. Первая часть включает подготовку аналогового сигнала к цифровой обработке и называется дискретной обработкой аналогового сигнала. Вторая часть посвящена цифровой фильтрации и содержит синтез ЦФ, анализ частотных временных характеристик ЦФ и расчет отклика ЦФ в виде выходной дискретной последовательности.
1. Представление аналогового сигнала
Спектральная плотность аналогового сигнала
Вычислим спектральную плотность аналогового сигнала, применив преобразование Фурье:
Рис.2 Спектральная плотность аналогового сигнала.
При определении верхней частоты спектра сигнала при щ>щ в воспользуемся условием, что амплитуды спектральных составляющих не превышают уровня 0.1 от максимального значения.
Тогда верхняя частота (см. рис. 2):
Определение частоты дискретизации щd и числа отсчётов N
Рис.4. Дискретное представление сигнала во времени.
Восстановление сигнала по ряду Котельникова
Рис.5. Восстановленный сигнал по ряду Котельникова.
Вычисление спектральной плотности дискретного сигнала
Для расчета спектральной плотности дискретной последовательности, воспользуемся ДПФ:
Рис.6. Спектральная плотность дискретного сигнала.
Z-преобразование дискретной последовательности
Z-преобразование определяется формулой:
В нашем случае аналоговый сигнал описывается 4мя функциями Хэвисайда.
1я и 2я сдвинуты относительно друг друга на 6 отсчетов. 3я сдвинута относительно первой на восемь отсчетов, а 4я на 13. Поэтому:
Рис. 7. Модуль спектральной плотности дискретного сигнала, полученной на основе z-преобразования.
Определение дискретного преобразования Фурье. Построение графика комплексных коэффициентов C k Восстановление аналогового сигнала, используя тригонометрический ряд Фурье.
Рис. 8. Отсчеты спектральной плотности полученной по ДПФ.
Рис.9. Восстановленный сигнал по ДПФ.
Восстановление исходной дискретной последовательности применяя обратное ДПФ к С К
Рис. 10. Исходная дискретная последовательность.
Анализ аналогового фильтра Беттерворта
Затухание в полосе задерживания согласно варианту
Условие определения порядка фильтра сводится к условию выполнения необходимого затухания (?б) на удвоенной частоте среза и выглядит так:
Условие выполняется при порядке фильтра r=4.
2. Определение передаточной функции
Для фильтра Беттерворта 4ого порядка она имеет вид
3. Расчет и построение временных характеристик аналогового фильтра
Переходная и импульсная характеристики определяются через преобразование Лапласа системной функции.
Корни знаменателя передаточной функции:
Рис. 11. Переходная характеристика фильтра.
Рис. 12. Импульсная характеристика фильтра.
При синтезе цифрового фильтра методом билейного z-преобразования его системную функцию K(z) определяют исходя из функции передачи аналогового фильтра прототипа K(p). Для этого производим замену:
(для упрощения вычислений заменяем z -1 =c)
Для этого делаем замену след вида c=z -1 =e - jwTd .
Рис. 13. АЧХ аналогового фильтра и АЧХ цифрового фильтра Беттерворта.
3. Расчет импульсной характеристики.
Рис. 14. Отсчеты импульсной характеристики ЦФ.
4. Прохождение дискретной последовательности, рассчитанной в первой части через ЦФ.
Рис. 15. Результат прохождения ДС через ЦФ.
Данная курсовая работа состояла из двух частей. Первая часть включала подготовку аналогового сигнала к цифровой обработке. Выполняя её, я сделал следующие выводы:
1. При дискретизации аналогового сигнала его спектральная плотность становится периодической.
2. Ряд Котельникова устанавливает связь между дискретными отсчетами сигнала и его аналоговым представлением, таким образом, используя ряд и теорему Котельникова можно перейти от дискретных отсчетов к аналоговой форме.
3. Комплексные коэффициенты ДПФ С K , вычисленные при помощи ПДПФ являются отсчетами спектральной плотности дискретного сигнала, суммируя их, используя обратное преобразование Фурье мы получим исходный аналоговый сигнал.
4. Z-преобразование позволяет облегчить получение функции спектральной плотности. Прейдя от Z к e jwTd , мы получим спектральную плотность.
Вторая часть была посвящена синтезу ЦФ по заданному аналоговому фильтру-прототипу. Важнейшим фактором является необходимая величина затухания на удвоенной частоте среза. Относительно неё определяется порядок фильтра. Это даёт возможность перейти к системной функции, применяя к которой преобразование Лапласа, мы получим временные характеристики фильтра. Применяя билейное z-преобразование к системной функции АФ, мы получим системную функцию ЦФ. Стоит отметить, что при переходе от АФ-прототипа к ЦФ АЧХ становится периодической(см. рис. 13). Применяя к ней обратное z-преобразование мы получим временные характеристики ЦФ.
Полученный в конце работы результат прохождения дискретизированного сигнала через рассчитанный ЦФ Беттерворта 4ого порядка, позволяет сделать вывод о том, что фильтр Беттерворта является не самым лучшим. Во всяком случае, четвертый порядок обеспечивает малую точность.
Моделирование процесса дискретизации аналогового сигнала, а также модулированного по амплитуде, и восстановления аналогового сигнала из дискретного. Определение системной функции, комплексного коэффициента передачи, параметров цифрового фильтра. курсовая работа [1,5 M], добавлен 07.01.2014
Аналитическое выражение передаточной функции аналогового фильтра. Построение структурной схемы реализации цифрового фильтра прямым и каноническим способами. Определение реализационных характеристик фильтра. Проверка коэффициентов передаточной функции. курсовая работа [604,4 K], добавлен 24.10.2012
Расчет цифрового и аналогового фильтра-прототипа. Структурные схемы и реализационные характеристики фильтра. Синтез цифрового фильтра в системе программирования MATLAB. Частотные и импульсные характеристики цифрового фильтра, карта его нулей и полюсов. курсовая работа [564,8 K], добавлен 24.10.2012
Общее понятие и классификация сигналов. Цифровая обработка сигналов и виды цифровых фильтров. Сравнение аналогового и цифрового фильтров. Передача сигнала по каналу связи. Процесс преобразования аналогового сигнала в цифровой для передачи по каналу. контрольная работа [24,6 K], добавлен 19.04.2016
Разложение непериодического сигнала на типовые составляющие. Расчет изображения аналогового непериодического сигнала по Лапласу. Нахождение спектральной плотности аналогового непериодического сигнала. Расчет ширины спектра периодического сигнала. курсовая работа [1,3 M], добавлен 13.01.2015
Расчет прохождения непериодического сигнала сложной формы через линейную цепь 2 порядка. Восстановление аналогового сигнала с использованием ряда Котельникова. Синтез ЦФ методом инвариантности импульсной характеристики. Расчет передаточной функции цепи. курсовая работа [440,2 K], добавлен 14.11.2017
Построение графиков амплитудного и фазового спектров периодического сигнала. Расчет рекурсивного цифрового фильтра, цифрового спектра сигнала с помощью дискретного преобразования Фурье. Оценка спектральной плотности мощности входного и выходного сигнала. контрольная работа [434,7 K], добавлен 10.05.2013
Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д. PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах. Рекомендуем скачать работу .

© 2000 — 2021



Дискретная обработка сигналов и цифровая фильтрация курсовая работа. Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника.
Контрольная работа: Модели социально-экономического развития общества на примере Японии. Скачать бесплатно и без регистрации
Контрольная работа по теме Режимы в социальном управлении
Дипломная работа по теме Операционная система Android
Мини Сочинение Мой Пушкин
Сочинение Мой Любимый День
Первая Практическая Работа
Купить Готовое Сочинение
Доклад по теме Энрике Гранадос (Granados)
Курсовая работа по теме Ресурсы коммерческого банка
Нарушения Опорно Двигательного Аппарата Реферат
Контрольная работа: Доходность финансовых активов. Кругооборот оборотных средств
Дипломная работа по теме Диоксид серы в продуктах переработки плодов и овощей
Сочинение Рассуждение Искусство Слова
Дипломная работа по теме Московская Государственная академическая филармония: проблемы формирования творческого состава в период 1993-2008 гг.
Реферат по теме Plug and Play
Доклад: О подписании акта о военной капитуляции вооруженных сил Германии
Степа Дрова Колол Сочинение 6 Класс
Курсовая Работа На Тему Гамлет Як Герой Світової Літератури
Дипломная работа по теме Реалии законодательной власти Великобритании в лингвострановедческом аспекте
Ответ на вопрос по теме Государственный кадастровый учет недвижимого имущества
Лицензирование страховой деятельности - Государство и право контрольная работа
Разработка рекомендаций по ликвидации последствий химических аварий и их последствий на транспорте - Безопасность жизнедеятельности и охрана труда дипломная работа
Политическая и правовая система Сингапура - Государство и право реферат