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