- •В ведение
- •1 . Цифровые фильтры с конечной импульсной характеристикой
- •1.1. Передаточные функции цифровых фильтров с конечной импульсной характеристикой
- •В большинстве приложений используются нерекурсивные фильтры с точно линейной фчх.Для такого фильтра передаточная функция имеет вид:
- •1.2 Основные этапы проектирования ких - фильтров
- •1.3. Цифровые ких-фильтры с дискретными, целочисленными и булевыми переменными
- •1.3.1. Однородные ких-фильтры
- •1 /N Рис. 1.5. Нерекурсивная схема реализации однородного ких-фильтра
- •1.3.2. Фильтры с дискретными коэффициентами
- •1.3.3. Синтез передаточных функций цифровых ких-фильтров в области дискретных и целочисленных значений коэффициентов (обзор)
- •1.3.3.1. Критерии оптимальности решения
- •1.3.3.2. Начальные приближения
- •1.3.3.3. Синтез передаточных функций ких-фильтров
- •1.4. Векторная постановка задачи оптимального проектирования цифровых фильтров
- •1.5. Постановка задачи синтеза передаточных функций ких-фильтров с дискретными коэффициентами
- •1.6. Постановка задачи синтеза передаточных функций ких-фильтров с целочисленными коэффициентами
- •1.7. Постановка задачи синтеза ких-фильтров с булевыми переменными
- •2 . Векторный синтез ких-фильтров
- •2.1. Синтез ких-фильтров с единичными коэффициентами
- •2.2. Синтез ких-фильтров с булевыми переменными
- •2.2.1. Расчёт параметров нерекурсивных цифровых фильтров в первоначальном приближении инженерным методом
- •2.2.2. Оптимизация частотных характеристик методом случайного поиска
- •2.2.3. Оптимизация частотных характеристик методом Гаусса-Зейделя
- •2.2.4. Комбинированный алгоритм оптимизации частотных характеристик
- •З аключение
- •Б иблиографический список
- •Оглавление
- •394026 Воронеж, Московский просп., 14
ФГБОУВПО «Воронежский государственный
технический университет»
П.Л. Савинский
Основы ЦИФРОВОЙ
ОБРАБОТКИ СИГНАЛОВ
Утверждено Редакционно-издательским советом
университета в качестве учебного пособия
Воронеж 2011
УДК 681.3078
Савинский П.Л. Основы цифровой обработки сигналов: учеб. пособие / П.Л. Савинский. Воронеж: ФГБОУВПО «Воронежский государственный технический университет», Воронеж, 2011. 97 с.
Учебное пособие содержит полный комплект учебно-методических материалов.
Издание соответствует требованиям Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования по направлению 210300 "Радиотехника", специальности 210302 "Радиотехника", дисциплине специализации "Основы цифровой обработки сигналов", а также издание соответствует требованиям Федерального государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования по направлению 210400.62 "Радиотехника" дисциплины "Цифровая обработка сигналов" и специальности 210601 "Радиотехнические системы и комплексы" дисциплины "Цифровая обработка сигналов".
Предназначено для студентов второго курса очной формы обучения с нормативным сроком обучения, а также для бакалавров, аспирантов и соискателей соответствующих специальностей.
Учебное пособие подготовлено в электронном виде в текстовом редакторе MS Word 2007 и содержится в файле ОЦОС.docx.
Табл. 1. Ил. 21. Библиогр.: 21 назв.
Рецензенты: ОАО «Концерн «Созвездие»
(канд. техн. наук, доц. Р.В. Семенов);
канд. техн. наук, доц. Г.А. Остапенко
Савинский П.Л., 2011
Оформление. ФГБОУВПО «Воронежский государственный технический университет», 2011
В ведение
Бурное развитие в последнее время нового направления – теории цифровой обработки сигналов (ЦОС) и её активное использование во многих областях науки и техники обуславливает решение актуальных проблем, связанных в первую очередь, с анализом, синтезом и схемотехническим проектированием цифровых фильтров.
Появление и активное использование в последнее время серийных программируемых логических интегральных схем (ПЛИС) и цифровых процессоров обработки сигналов (ЦПОС), способствуют дальнейшему развитию и широкому практическому использованию методов ЦОС. Методы и техника обработки цифровых сигналов в настоящее время занимают ведущие позиции при разработке контрольно-измерительной и радиоэлектронной аппаратуры, в том числе бытового назначения, радио- и гидролокационных систем, систем связи и управления.
Одной их актуальных проблем ЦОС, имеющей широкое прикладное значение, является поиск эффективных методов построения цифровых полосовых фильтров и их наборов – систем частотной селекции сигналов. С появлением на рынке микропроцессорной техники процессоров обработки сигналов и серийных интегральных схем с программируемой логикой, ориентированных на высокоэффективную реализацию алгоритмов и методов ЦОС для систем, работающих в реальном масштабе времени, проблема оптимального проектирования цифровых фильтров приобрела особое значение и потребовала формулировки новых критериев задачи оптимального синтеза. Одним из основных критериев при оптимальном проектировании цифровых фильтров является выбор эффективной структуры, при которой число операций умножения минимизируется или отсутствует совсем, а также определение оптимальных значений параметров (например, вектора коэффициентов фильтра) в рамках выбранной структуры. Минимизация или полный отказ от операций умножения связан с тем, что реализация операции умножения, всегда требует наибольших затрат времени или оборудования. Так, к примеру, если в качестве элементной базы для цифровых фильтров выбраны ПЛИС, то реализация одной операции умножения потребует не менее двенадцати вентилей, в зависимости от разрядности операнда. Другим основным критерием при проектировании цифровых фильтров является требование к линейности их фазо-частотной характеристики, что может быть удовлетворено при выборе в качестве класса проектируемых фильтров нерекурсивных цифровых фильтров или фильтров с конечной импульсной характеристикой.
Таким образом, проектирование нерекурсивных цифровых фильтров без умножителей является актуальной темой. Целью данного учебного пособия является исследование и разработка методов проектирования нерекурсивного цифрового фильтра (НЦФ) без умножителей с линейной фазо-частотной характеристикой (ФЧХ). Для этой цели в пособии излагаются следующие вопросы: выбор оптимальной структуры цифрового фильтра, определение оптимальных значений параметров в рамках выбранной структуры на основе оптимизации его частотных характеристик.
Также в пособии рассмотрен многокритериальный подход к проектированию цифровых фильтров, с использованием критериев, которые связаны с требованиями к амплитудно-частотной характеристике (АЧХ) фильтра, объёму вычислительных затрат при реализации фильтра в рамках выбранной элементной базы, быстродействию.