5.2. Что такое порядок ЦФ и как сказывается его значение при реализации фильтра?
5.3. Что такое нули и полюса передаточной функции ЦФ?
5.4. Как определить устойчивость ЦФ по значениям его нулей и полюсов?
5.5. Что такое билинейная преобразующая функция? Как преобразуются частоты аналогового и цифрового фильтров при билинейном преобразовании?
5.6. Как определяются требования к аналоговому фильтру-прототипу в методе билинейного преобразования?
5.7. Каковы особенности аппроксимирующих функций, используемых при синтезе ЦФ? Как зависит порядок синтезируемого ЦФ от вида аппроксимирующей функции?
5.8. Какие параметры фильтра позволяет визуально просмотреть окно Filter Visualization Tool блока параметров Digital Filter Design?
5.9. Для чего используется блок Gain при моделировании работы ЦФ?
5.10. Каково назначение блока Zero-Order Hold при моделировании работы ЦФ?
5.11. Каким образом задается период дискретизации блока Zero-Order Hold и чему он должен быть равен?
5.12. Какие параметры необходимо установить, чтобы на выходе блока Step получить непрерывное/дискретное ступенчатое воздействие?
6. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ ЛАБОРАТОРНОГО ЗАДАНИЯ
6.1 Создать модель фильтра (п. 2.5.1) в программе Simulink.
Подготовить и ввести в программу исходные данные (п. 2.5.1) в соответствии с заданным вариантом (по номеру компьютера), необходимые для синтеза цифрового ФНЧ: аппроксимация – по Чебышеву 1 (п. 2.7.2); частота среза Fс; коэффициент усиления K0; порядок фильтра-прототипа N=2, пульсации в полосе пропускания – 1дБ.
| Вариант | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
| Fс | 100 Гц | 200 Гц | 300 Гц | 400 Гц | 500 Гц | 600 Гц |
| K0 | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 | 60 |
Частоту дискретизации установить равной 4 кГц.
6.2 Произвести синтез фильтра. Просмотреть и проанализировать следующие параметры фильтра: расположение полюсов и нулей фильтра на Z-плоскости, коэффициенты передаточной функции, АЧХ.
6.3 Сравнить результаты расчета фильтра с параметрами, полученными при синтезе аналогичного ЦФ в программе Mathcad (лабораторная работа №5 «Проектирование цифрового фильтра методом билинейного преобразования в пакете программ Mathcad»).
6.4 Подать на вход ЦФ единичное ступенчатое воздействие (п. 2.5.5) и вычислить переходную характеристику системы.
Сравнить полученные результаты с данными, полученными при синтезе аналогичного ЦФ в программе Mathcad.
6.5 Подать на вход ЦФ гармонический сигнал (п. 2.5.3) с частотой Fx равной частоте среза фильтра Fc и единичной амплитудой. Построить графики входного и выходного сигнала. Оценить избирательные свойства фильтра.
Сравнить результаты с данными, полученными при моделировании системы в программе Mathcad.
6.6 Повторить п.6.5 для гармонического сигнала с частотой Fx=2×Fc.
6.7 Повторить пункты 6.1 – 6.6 для цифрового полосового фильтра (ПФ) с аппроксимацией Баттерворта 2 порядка: центральная частота полосы пропускания Fс; коэффициент усиления K0, полоса пропускания DF=0.1×Fc.
| Вариант | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
| Fс | 100 Гц | 200 Гц | 300 Гц | 400 Гц | 500 Гц | 600 Гц |
| K0 | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 | 60 |
Частоту дискретизации установить равной 4 кГц.
6.8 Повторить пункты 6.1 – 6.6 для цифрового режекторного фильтра (РФ) с аппроксимацией Баттерворта 2 порядка: центральная частота полосы заграждения Fс; коэффициент усиления K0, полоса заграждения DF=0.1×Fc.
| Вариант | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
| Fс | 100 Гц | 200 Гц | 300 Гц | 400 Гц | 500 Гц | 600 Гц |
| K0 | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 | 60 |
Частоту дискретизации установить равной 4 кГц.
7. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Глинченко А.С. Цифровая обработка сигналов: учебное пособие. В 2 ч. Ч.1. – Красноярск: Изд-во КГТУ, 2001. – 199 с.
2. Гультяев А. К. Визуальное моделирование в среде MatLab. Учеб. курс. – СПб.: Питер, 2000. – 480 с.
3. Гультяев А. К. MatLab. Иммитационное моделирование в среде Windows: учебное пособие. – СПб.: КОРОНА Принт, 1999. – 288 с.
4. Гольденберг Л.М. и др. Цифровая обработка сигналов. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Радио и связь, 1990. – 256 с.
5. Рабинер Л., Гоулд Б. Теория и применение цифровой обработки сигналов. / Пер. с англ. под ред. Ю.Н. Александрова. – М.: Мир, 1978. – 848 с.
6. Сергиенко А.Б. Цифровая обработка сигналов. – СПб.: Питер, 2003. – 604 с.
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЦИФРОВОГО БИХ-ФИЛЬТРА
МЕТОДОМ БИЛИНЕЙНОГО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ
Методические указания к лабораторной работе №6
по курсу “Цифровая обработка сигналов”
Составитель: Якимов Евгений Валерьевич