Файл: Лабораторная работа 1 анализ характеристик цифровых фильтров для обработки одномерных сигналов по дисциплине Цифровая обработка сигналов.docx

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 16.10.2024

Просмотров: 46

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.




Рис. 1.19 – ФЧХ всепропускающего звена

По полученным коэффициентам построим структурную схему фильтра (рис. 1.20).






5) Сглаживающее звено (К=0,5)


Коэффициенты фильтра:




















АЧХ сглаживающего звена представлена на рис.1.21.



Рис. 1.21 – АЧХ сглаживающего звена

Импульсная характеристика сглаживающего звена представлена на рис.1.22.



Рис. 1.22 – Импульсная характеристика сглаживающего звена

Переходная характеристика сглаживающего звена представлена на рис.1.23.



Рис. 1.23 – Переходная характеристика сглаживающего звена

ФЧХ сглаживающего звена представлена на рис.1.24.




Рис. 1.24 – ФЧХ сглаживающего звена
По полученным коэффициентам построим структурную схему фильтра (рис. 1.25).




2. На основе варианта №5 получить АЧХ, ФЧХ, ИХ и ПХ. Опишите особенности характеристик исследованного фильтра. Изменяя один из коэффициентов в рекурсивной или нерекурсивной частях ЦФ опишите изменения, произошедшие с характеристиками фильтра. Объясните эти изменения. Приведите структурную схему фильтра.

Режекторный фильтр— фильтр с двумя полосами пропускания (от 0 до ωсн и от ωсв до ∞) и одной полосой подавления.
Системная функция режекторного фильтра:


АЧХ и ФЧХ фильтра:

Используя программный модуль h(jw) получим следующие АЧХ и ФЧХ фильтра:



Рис.2.1 – АЧХ фильтра. Рис.2.2 – ФЧХ фильтра.

Используя программный модуль h(nT) получим импульсную характеристику:



Рис.2.3 – Импульсная характеристика.
Переходная характеристика:

Используя программный модуль g(nT) получим переходную характеристику:



Рис.2.4 – Переходная характеристика.

Структурная схема режекторного фильтра приведена на рис.2.5:
Изменим коэффициент b1 = 0.177. Рассмотрим произошедшие изменения.

Импульсная характеристика:



Рис.2.6 – Импульсная характеристика.

Переходная характеристика:



Рис.2.7 – Переходная характеристика.
АЧХ и ФЧХ фильтра:




Рис.2.8 – АЧХ фильтра. Рис.2.9 – ФЧХ фильтра.
При уменьшении b1 до 0,177 в ИХ и ПХ значительных изменений не наблюдается. изменился только первый отсчет. Стал выше, вследствие того, что мы увеличили а0. АЧХ фильтра стала приближенной к АЧХ полосового фильтра поднялась с 1 до 1.2 на нижних и верхних частотах. ФЧХ фильтра изменилась незначительно. В области средних частот характеристика сильно исказилась. Появился «прогиб» характеристики вверх и вниз.
3. Дискретная свертка сигналов и входного сигнала с импульсной характеристикой ЦФ.

Зададим два входных сигнала:


Используя программный модуль sw получим следующую свертку этих сигналов:



Рис. 3.1 – Свертка двух сигналов.
Возьмем, из предложенных в задании, импульсную характеристику:


Получим выходной сигнал (свертку с импульсной характеристикой):



Рис.3.2 – Импульсная характеристика. Рис.3.3 – Свертка с импульсной характеристикой.

4. Дискретная свертка сигналов и входного сигнала с импульсной характеристикой ЦФ (сигналы взяты в соответствии с вариантом №5).

Аналитическое описание x6(n) через единичные импульсы будет иметь вид:




Симметричный ему сигнал x7(n) будет иметь вид:





Рис. 4.1 – Сигнал x6(n)



Рис. 4.2 – Сигнал x7(n)
Дискретная свёртка данного сигнала с симметричным сигналом x7(n):



Рис. 4.3 – Свертка двух сигналов.

Возьмем, из предложенных в задании, импульсную характеристику



Рис. 4.4 – Импульсная характеристика
Дискретная свёртка данного сигнала с импульсной характеристикой :



Рис. 4.5 – Дискретная свертка с ИХ.
Возьмем другую импульсную характеристику:



Рис. 4.6 – Импульсная характеристика

Дискретная свёртка данного сигнала с импульсной характеристикой:



. Рис. 4.7 – Дискретная свертка с ИХ.
5. Зависимость дисперсии шума квантования АЦП на выходе цифрового фильтра от коэффициента сглаживания K. Запишите выражение для системной функции H(z) и зарисуйте структурную схему ЦФ. Рассчитайте теоретически зависимость дисперсии шума квантования АЦП на выходе цифрового фильтра от коэффициента сглаживания K. Сравните расчет с полученными данными.
Исследуем зависимость дисперсии шума квантования АЦП сглаживающего звена от коэффициента К.

Структурная схема сглаживающего звена приведении на Рис.5.1:




Рис.5.1 – Структурная схема сглаживающего звена.
Системная функция сглаживающего звена:





Рис. 5.1 – График зависимости дисперсии от коэффициента сглаживания К.

Рассчитаем теоретически зависимость дисперсии шума квантования АЦП на выходе цифрового фильтра от коэффициента сглаживания K:













Расчетные и экспериментальные данные сведены в таблицу 5.1.
Таблица 5.1

K

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9



теорет.

0,08333

0,08418

0,08681

0,09158

0,09921

0,11111

0,13021

0,16340

0,23148

0,43860



экпер.

0,083

0,084

0,087

0,092

0,099

0,111

0,130

0,163

0,231

0,439


Можно заметить, что эти данные, с большой степенью точности совпадают.
6. Просмотрите поля ошибок, вычисленные программными модулями graf1, graf2, graf3. Зарисуйте эти поля ошибок и объясните функциональные зависимости от значений коэффициентов b