Лабораторная работа "Работа с программой синтеза цифровых фильтров qeDesign".

1. Теоретическая часть.

Теоретическая часть к данной лабораторной работе содержится в учебном пособии "Методы синтеза цифровых фильтров" ( файл filtrs\lect_dsp.doc)

2. Работа с программой qedesign 1000 .

Запустите программу QED1000 DEMO 6.3 . – «Система проектирования цифровых фильтров QEDESIGN».

В открывшемся главном меню выбрать подменю Design, откроется окно задания типов фильтра для расчета:

Здесь вы можете выбрать вид метод расчета фильтра

1.Расчет БИХ-фильтра (IIR Design). Открывается окно IIR Design

для БИХ фильтров выбрать один из методов :

• Билинейное преобразование (Bilinear Transformation);

• метод инвариантной импульсной характеристики (Impulse Invariant);

Далее производим выбор типа фильтра . Возможные варианты приведены ниже:

1 - фильтр нижних частот(Lowpass);

2 - фильтр верхних частот(Highpass);

3 - полосовой фильтр(Bandpass);

4 - режекторный фильтр(Bandstop);

Выбираем метод реализации фильтра

- каскадное соединение или сумма секций второго порядка;

переходим в новое окно по Next :

В этом окне необходимо задать:

- частоту дискретизации (Sampling Frequency) F_d ;

- граничные частоты полосы пропускания Wп (Passband Frequency);

- граничные частоты полосы задержки Wз (Stopband Frequency);

- пульсацию (затухание) в полосе пропускания(Passband Ripple);

- пульсацию (затухание) в полосе задержки(Stopband Ripple).

При этом следует помнить:

для фильтров нижних частот Wп<Wз;

для фильтров верхних частот Wп>Wз;

для полосовых фильтров Wп1<Wп2;

Wп1>Wз1;

Wп2<Wз2;

для режекторных фильтров Wп1<Wп2;

Wп1<Wз1;

Wз1<Wз2;

Wз2<Wп1.

Граничные частоты должны быть меньше частоты дискретизации деленной на 2

Обычный диапазон пульсации (затухания):

в полосе пропускания 0.1 - 3 dB;

в полосе задержки 20 - 100 dB.;

Переходим в новое окно по Next :

выбираем - тип аналогового фильтра-прототипа и его порядок (Select Analog Filter Type):

1- Баттерворта;

2 – Чебышева;

3 - обратный Чебышева;

4 – эллиптический;

5 – Бесселя;

- порядок фильтра (Enter Desired Filter Order).

Порядок фильтра должен быть кратным 2 и быть не больше оцененного порядка (Enter Desired Filter Order).

Далее переходим непосредственно к расчету фильтра путем нажатия кнопки Next.

Пользователь имеет возможность вывода на экран и на печатающее устройство следующие графики:

- для БИХ-фильтров:

- амплитудная характеристика (Magnitude);

- амплитудная характеристика в логарифмическом масштабе (Log10 Magnitude);

- импульсная характеристика (Impulse Response);

- переходная характеристика (Step Response);

- фазовая характеристика (Phase);

- полюса и нули передаточной функции (Poles and Zeros);

- характеристика групповой задержки (Group Delay).

2. Расчет ких фильтров .

В меню Design выбираем метод расчета фильтра:

- Расчет КИХ-фильтра методом взвешивания с помощью окна (FIR Windows Design )

-Расчет КИХ- фильтра методом оптимальных фильтров ( Equiripple Design).

Рассмотрим работу с методом взвешивания с помощью окна.

В открывшемся окне выбираем тип фильтра и далее переходим к заданию

параметров фильтра – границ пропускания и затухания в полосе пропускания и непропускания

Далее происходит выбор типа окна фильтра и длины фильтра .

Здесь показаны возможные функция окна( Window Function) вместе с рекомендуемым числом отсчетов импульсной функции фильтра (Estimated Order):

1 – прямоугольное;

2 – треугольное;

3 – Хана;

4 – Хэмминга;

5 – Блэкмана;

и другие.

-Выбрать число отсчетов фильтра (Enter Number of Taps Desired)

Число отсчетов должно быть не меньше 2 и не больше рекомендуемого.

Далее происходит расчет КИХ фильтра и выводятся следующие графики

- амплитудная характеристика (Magnitude);

- амплитудная характеристика в логарифмическом масштабе (Log10 Magnitude);

- импульсная характеристика (Impulse Response);

- переходная характеристика (Step Response);

- групповая задержка (Group Delay);

- фазовая характеристика ( Phase).