17. Цифровая обработка сигналов

17.1. Общие положения

Э лектрические фильтры, как известно, являются важным функциональ­ным узлом радиоэлектронных устройств. От их качественных характеристик в значительной мере зависит качество устройства в целом. Сложность и трудо­емкость реализации аналоговых фильтров, сравнительно малая стабильность их параметров заставили вести поиски возможности реализации фильтров с применением элементов цифровой микросхемотехники. В результате таких поисков появились цифровые фильтры, предназначенные для обработки циф­ровых сигналов.

Электрические фильтры на основе цифровых фильтров выполняются по схеме, показанной на рис. 17.1. Соответствующие осциллограммы показаны на рис. 17.2. Поступающий на вход электрического фильтра аналоговый сигнал u_Авх (t) с помощью аналого-цифрового преобразователя (АЦП) преобразуется в цифровой код u_Цвх, который в цифровом фильтре (ЦФ) подвергается требуемой цифровой обработке. Выходной циф­ровой сигнал u_Цвых в цифроаналоговом преобразователе (ЦАП) преобразу­ется снова в аналоговый сигнал u_А(t), который сглаживается фильтром ниж­них частот (ФНЧ) и является конечным полезным продуктом устройства u_Авых (t).

В АЦП аналоговый сигнал u_Авх (t) преобразуется в последовательность равноотстоящих импульсов (выборок) u_Авх (nT) (рис. 17.2), величины которых пропорциональны значениям анало­гового сигнала в моменты отсчетов, т.е. в дискретизированную последовательность (дискретный сигнал). Интервал между импульсами Т выбирается в соответствии с теоремой Котельникова:

Т < 1/ 2f_m ,

где f_m – максимальная частота в спектре аналогового сигнала.

Аппаратно дискретизация может быть осуществлена с помощью импульсного модулятора, на один из входов которого подается аналоговый сигнал, а на второй (разрешающий) – последовательность тактовых импульсов с периодом повторения Т. Дискретный сигнал u_Авх (nT) квантуется по уровню и преобразуется в цифровой сигнал u_Цвх, который поступает на вход ЦФ.