Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Задачи рейтинг ОТЦ.doc
Скачиваний:
0
Добавлен:
01.05.2025
Размер:
5.45 Mб
Скачать

Пример реализации фильтра Баттерворта 3го порядка

Аналоговый прототип Фильтра Баттерворта 3го порядка имеет квадрат модуля комплексного коэффициента передачи:

|H(jΩ)|2 = = H(jΩ)·H(-jΩ) (1)

Произведение операторного коэффициента передачи H(S) на зеркальную функцию H(-S) будет иметь вид:

H(S) H(-S) = (2)

Pk=jΩk=jej , k= 1,2,3,4,5,6

К

+jω

орни Pk для этого фильтра на комплексной плоскости расположены на окружности единичного радиуса:

Рисунок 1 – Расположение полюсов аналогового фильтра

на комплексной плоскости

Первые три полюса P1, P2, P3 расположены в левой полуплоскости. В соответствии с условиями физической реализуемости, они принадлежат передаточной функции H(p).

Полюса P4, P5, P6 расположены в правой полуплоскости и принадлежат зеркальной функции H(-P).

Следовательно:

H(S)= , (3)

где P1=- ;

P2=-1;

P3=-

Подставим значения, получим формулу для операторного коэффициента передачи в следующем виде:

H(S)= (4)

Используем билинейное преобразование для перехода от операторного коэффициента передачи к Z-преобразованию функции передачи фильтра:

P=2fg (5)

где fg – частота дискретизации.

Пусть частота среза фильтра определяется равенством:

fc=0,2 fg (6)

S=jΩ=j =j =j (7)

S= (8)

на частоте функция передачи будет иметь вид:

H(P)= = (9)

Подставив в (9) (5) и (6) получим:

H(Z)= (10)

X=

После упрощения (10) будет иметь вид:

H(Z)=

Этой функции соответствует структурная схема рисунок 2.

X (k) Y(k)

Рисунок 2 – Структурная схема цифрового фильтра

Баттерворта 3го порядка с fc=02fg

Проверим с помощью пакета MATLAB 6.5, что эта структурная схема действительно соответствует фильтру Баттерворта.

>> в = [ ] % вектор коэффициентов числителя Z - преобразования функции передачи;

>> а = [ ] % вектор коэффициента знаменателя той же функции;

>> f gz(в,а).

Пример:

Фильтр Баттерворта 3го порядка с частотой среза fc=0,2fg или fN= , fc=0,4fN,

где fc – частота среза ФНЧ (граница ПП);

fg = - частота дискретизации;

fN – частота Нейквиста

имеет Z-преобразование передаточной функции, полученное с помощью билинейного преобразования:

H(Z)= =

При расчете по этому оператору по умолчанию используются нормированные значения частот, измеряемые в радианах на отсчет. При такой нормировке частота дискретизации равна 2π, а частота Найквиста (максимальная частота спектра сообщения) равна π. При этом число частотных точек равно 512 на интервале 0/π с постоянным частотным шагом. [с. 218, 1]

3.2. Варианты заданий Вариант 1 Дискретная цепь описывается разностным уравнением

y[n]=x[n]-0,5x[n-1]+1,0x[n-2]-1,5x[n-3].

  1. Записать передаточную функцию H(Z) цепи.

  2. Записать АЧХ |H(j)| цепи.

  3. Привести схему дискретной цепи.

  4. Определить отсчеты дискретной импульсной характеристики h[n] цепи.

  5. Используя уравнение дискретной свертки, рассчитать отсчеты реакции y[n] цепи на воздействие x[n]=[1; 2; 0; -1].

Вариант 2

  1. Записать передаточную функцию H(Z) цепи.

  2. Записать АЧХ |H(j)| цепи.

  3. Записать разностное уравнение дискретной цепи.

  4. Получить формулу и рассчитать отсчеты дискретной импульсной характеристики h[n] цепи.

  5. Рассчитать отсчеты реакции y[n] цепи на воздействие x[n].

Вариант 3