Проектирование рекурсивных цифровых фильтров
В системе MATLAB
Проектирование ЦФ с помощью системы компьютерной математики Mathcad требует составления программы, поэтому проектировщик должен знать как алгоритмы проектирования, так и приемы программирования в Mathcad.
Более мощной является система компьютерной математики MATLAB. Она содержит базовую систему MATLAB — МАТричную ЛАБораторию — и десятки пакетов расширения в самых разных областях компьютерной математики.
Эти пакеты содержат функции, решающие определенные задачи. Обращение к этим функциям осуществляется в командном окне системы MATLAB в соответствии с синтаксисом команды. Таким образом, программа, состоящая из команд, занимающих одну строчку, получается очень компактной, что значительно упрощает работу проектировщика.
Важнейшие пакеты расширения системы MATLAB 6 ориентированы на обработку и фильтрацию сигналов и изображений. Это пакеты расширения Signal
Processing Toolbox, Filter Design Toolbox, Wavelet Toolboxи Image Processing Toolbox. Они предоставляют пользователю методы генерации и обработки сигналов и изображений, а также самую современную инструментальную технику машинного проектирования аналоговых и дискретных (цифровых) фильтров различного назначения. Ныне эти средства составляют основу проектирования многих новейших систем и устройств в области радиоэлектроники, связи, телекоммуникаций, контроля и управления.
Система компьютерной математики MATLAB и ее пакеты расширения ориентированы прежде всего на цифровую обработку сигналов, поэтому функции, связанные с расчетом аналоговых фильтров, являются вспомогательными.
|
|
|
В основном они используются для синтеза нормированных аналоговых ФНЧ-
прототипов при проектировании рекурсивных ЦФ. Большая часть этих функций относится к пакету Signal Processing.
Функции синтеза дискретных фильтров можно разделить на две группы. К первой группе относятся функции проектирования рекурсивных ЦФ по аналоговым прототипам, а ко второй — функции синтеза нерекурсивных ЦФ.
Первая группа содержит функции синтеза аналоговых нормированных ФНЧ-прототипов (buttap, cheb1ap, cheb2ap, ellipap, besselap), функции денормирования частоты (lp2lp, lp2hp, lp2bp, lp2bs), функции синтеза аналоговых фильтров (butter, cheby1, cheby2, ellip), функции расчета порядка аналогового фильтра (buttord, cheb1ord, cheb2ord, ellipord), функцию билинейного преоб разования (bilinear), функцию инвариантного преобразования импульсной характеристики (impinvar), функции синтеза стандартных ЦФ на основе билинейного преобразования (butter, cheby1, cheby2, ellip), функции расчета порядка ЦФ (buttord, cheb1ord, cheb2ord, ellipord)1, функции преобразования способов описания фильтров (tf2zp, zp2tf, tf2ss, ss2tf, zp2ss, ss2zp, tf2sos, sos2tf, zp2sos, sos2zp, ss2sos, sos2ss), функции расчета комплексных частотных характеристик аналоговых (freqs) и цифровых (freqz) фильтров.
|
|
|
В прил. 2 приведены листинги программ проектирования рекурсивных ЦФ, составленные в системе компьютерной математики MATLAB. С целью экономии
места в этих программах параметры синтезированных ЦФ не выведены, а приводятся только их амплитудно-частотные характеристики.
Вторая группа представлена функциями синтеза нерекурсивных ЦФ с равномерными пульсациями АЧХ методом Ремеза (remez, cremez, gremez), функциями синтеза методом минимизации среднеквадратического значения АЧХ от заданной (firls, fircls, fircls1) и функциями синтеза с использованием окон (fir1, fir2).
В пакете Signal Processingимеется две графических среды, позволяющих рассчитывать и анализировать ЦФ: SPToolи FDATool. Они построены на основе GUI-программ (Graphic User Interface — графический интерфейс пользователя) — это интерактивные системы, предназначенные для моделирования сигналов, устройств и процессов с графическим выводом результатов. Они позволяют выполнять следующие операции:
• импортирование входного сигнала и анализ его спектра;
• синтез ЦФ и анализ его характеристик;
• моделирование процесса фильтрации;
• анализ выходного сигнала и его спектра;
|
|
|
• экспортирование результатов моделирования в MATLAB.
Помимо перечисленных в системе MATLAB имеется большое количество функций цифровой обработки сигналов (авторегрессионный анализ, быстрое преобразование Фурье, вычисление дискретной свертки, квантование сигналов, вейвлет-анализ, генерация, модуляция и демодуляция сигналов, изменение частоты дискретизации цифровых сигналов, моделирование работы различных фильтров и др.).
Дата добавления: 2018-02-18; просмотров: 731; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!