Συστήµατα τα οποία χαρακτηρίζονται από γραµµικές εξισώσεις διαφορών µε σταθερούς συντελεστές

Σχετικά έγγραφα
Συστήµατα τα οποία χαρακτηρίζονται από γραµµικές εξισώσεις διαφορών µε σταθερούς συντελεστές

Συστήµατα τα οποία χαρακτηρίζονται από γραµµικές εξισώσεις διαφορών µε σταθερούς συντελεστές

HMY 429: Εισαγωγή στην Επεξεργασία Ψηφιακών

Εισαγωγή στις Τηλεπικοινωνίες. Δομή της παρουσίασης

4. ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΤΟΥ ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΥ FOURIER

HMY 429: Εισαγωγή στην Επεξεργασία Ψηφιακών. στο χώρο της συχνότητας

stopband Passband stopband H L H ( e h L (n) = 1 π = 1 h L (n) = sin ω cn

x[n] = e u[n 1] 4 x[n] = u[n 1] 4 X(z) = z 1 H(z) = (1 0.5z 1 )(1 + 4z 2 ) z 2 (βʹ) H(z) = H min (z)h lin (z) 4 z 1 1 z 1 (z 1 4 )(z 1) (1)

4. ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΤΟΥ ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΥ FOURIER

ΛΥΣΕΙΣ ΑΣΚΗΣΕΩΝ ΕΞΕΤΑΣΤΙΚΗΣ ΠΕΡΙΟ ΟΥ ΙΟΥΝΙΟΥ 2004., η οποία όµως µπορεί να γραφεί µε την παρακάτω µορφή: 1 e

Σχήµα 1: Χρήση ψηφιακών φίλτρων για επεξεργασία σηµάτων συνεχούς χρόνου

Ψηφιακή Επεξεργασία Σημάτων

Εισαγωγή στις Τηλεπικοινωνίες

Ψηφιακή Επεξεργασία Σημάτων

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα ΣΗΜΑΤΑ & ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ. Ενότητα : ΥΛΟΠΟΙΗΣΗ ΔΙΑΚΡΙΤΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ

ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΤΟΥ ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΥ FOURIER

Τεχνολογικό Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Σερρών Τμήμα Πληροφορικής & Επικοινωνιών. Σήματα. και. Συστήματα

HMY 220: Σήματα και Συστήματα Ι

Θέματα Εξετάσεων Ιουνίου 2003 στο μάθημα Σήματα και Συστήματα και Λύσεις

ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΑΝΑΠΤΥΓΜΑΤΟΣ FOURIER ΜΕ ΑΡΙΘΜΗΤΙΚΟ ΤΡΟΠΟ

Σήματα και Συστήματα. Διάλεξη 7: Μετασχηματισμός Fourier. Δρ. Μιχάλης Παρασκευάς Επίκουρος Καθηγητής

Σήματα και Συστήματα. Διάλεξη 9: Μελέτη ΓΧΑ Συστημάτων με τον Μετασχηματισμό Fourier. Δρ. Μιχάλης Παρασκευάς Επίκουρος Καθηγητής

ΘΕΩΡΙΑ ΣΗΜΑΤΩΝ & ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ. Χώρος Κατάστασης Μοντέλα Πεπερασµένων Διαφορών & Παραγώγων

Ψηφιακή Επεξεργασία Σημάτων

1. ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΑ ΣΗΜΑΤΑ

Εξεταστική Ιανουαρίου 2007 Μάθηµα: «Σήµατα και Συστήµατα»

DFT ιακριτός µετ/σµός Fourier Discrete Fourier Transform

Τηλεπικοινωνίες. Ενότητα 2.1: Ανάλυση Fourier. Μιχάλας Άγγελος Τμήμα Μηχανικών Πληροφορικής ΤΕ

Ανάλυση ΓΧΑ Συστημάτων

HMY 220: Σήματα και Συστήματα Ι

Παράδειγµα ενός ηλεκτρικού συστήµατος

10-Μαρτ-2009 ΗΜΥ Παραθύρωση Ψηφιακά φίλτρα

2.1 Περιοδικές συναρτήσεις και τριγωνομετρικά αναπτύγματα

ΑΝΑΠΤΥΓΜA -ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΣ FOURIER ΑΝΑΛΟΓΙΚΩΝ ΣΗΜΑΤΩΝ

Ο ΑΜΦΙΠΛΕΥΡΟΣ ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΣ Z

Σήματα- συμβολισμοί. x(n)={x(n)}={,x(-1),x(0), x(1),.} x(n)={0,-2,-3, -1, 0, 1, 2, 3, 4,0 }

Τι είναι σήµα; Σεραφείµ Καραµπογιάς

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2. Ηλεκτρονικη και 1/60 Πληροφορίας

x(t) = 4 cos(2π600t π/3) + 2 sin(2π900t + π/4) + sin(2π1200t) (1) w(t) = y(t)z(t) = 2δ(t + 1) (2) (2 sin(2π900t + π/4) t= 1 + sin(2π1200t) )

Τι είναι σήµα; Ωςσήµαορίζεταιέναφυσικόµέγεθοςτοοποίοµεταβάλλεταισεσχέσηµετοχρόνοή το χώρο ή µε οποιαδήποτε άλλη ανεξάρτητη µεταβλητή ή µεταβλητές.

Σήματα και Συστήματα

ΑΝΑΠΤΥΓΜA - ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΣ FOURIER ΑΝΑΛΟΓΙΚΩΝ ΣΗΜΑΤΩΝ. Περιγράψουµε τον τρόπο ανάπτυξης σε σειρά Fourier ενός περιοδικού αναλογικού σήµατος.

Ψηφιακή Επεξεργασία Σημάτων

Υλοποιήσεις Ψηφιακών Φίλτρων

Διάλεξη 10. Σχεδιασμός Φίλτρων. Κεφ Φίλτρο Διαφοροποιεί το φάσμα ενός σήματος Π.χ. αφήνει να περάσουν ή σταματά κάποιες συχνότητες

HMY 429: Εισαγωγή στην Επεξεργασία Ψηφιακών

Ο μετασχηματισμός z αντιστοιχεί στην ακολουθία συνάρτηση: Xz ()

Εισαγωγή στις Τηλεπικοινωνίες. Δομή της παρουσίασης

Σήματα και Συστήματα. Διάλεξη 8: Ιδιότητες του Μετασχηματισμού Fourier. Δρ. Μιχάλης Παρασκευάς Επίκουρος Καθηγητής

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 14 ΚΑΤΩ ΙΑΒΑΤΑ ΦΙΛΤΡΑ BESSEL-THOMSON

ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΣ Z. χρόνου και εξηγήσουµε έννοιες όπως περιοχή σύγκλισης, πόλος και µηδενικό.

2 ο κεφάλαιο: Ανάλυση και Σύνθεση κυματομορφών με τον Μετασχηματισμό Fourier

Σήματα και Συστήματα ΙΙ

Όταν θα έχουµε τελειώσει το Κεφάλαιο αυτό θα µπορούµε να:

HMY 220: Σήματα και Συστήματα Ι

Αντίστροφος Μετασχηματισμός Ζ. Υλοποίηση συστημάτων Διακριτού Χρόνου. Σχεδίαση φίλτρων

ΑΝΑΠΤΥΓΜΑ ΣΕ ΣΕΙΡΑ FOURIER - ΣΕΙΡΑ FOURIER

Σ. Φωτόπουλος -1- ΨΕΣ- AΣΚΗΣΕΙΣ-ΛΥΣΕΙΣ- Κεφάλαιο 2 ο

Ο ΑΜΦΙΠΛΕΥΡΟΣ ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΣ Z

ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΣ LAPLACE

z έχει µετασχ-z : X(z)= 2z 2

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2. Ηλεκτρονικη και 1/62 Πληροφορίας

Ψηφιακή Επεξεργασία Σήματος. Γιάννης Κοψίνης Γραφείο: Ι (γιώτα) 3, (Δευτέρα 14:00-15:00)

ΣΤΟΧΑΣΤΙΚΑ ΣΗΜΑΤΑ ΚΑΙ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ

ΑΝΑΠΤΥΓΜA - ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΣ FOURIER ΑΝΑΛΟΓΙΚΩΝ ΣΗΜΑΤΩΝ. Περιγράψουμε τον τρόπο ανάπτυξης σε σειρά Fourier ενός περιοδικού αναλογικού σήματος.

2. Ανάλυση και Σύνθεση κυματομορφών με την μέθοδο Fourier

Σήματα και Συστήματα. Διάλεξη 6: Ανάλυση Σημάτων σε Ανάπτυγμα Σειράς Fourier. Δρ. Μιχάλης Παρασκευάς Επίκουρος Καθηγητής

20-Φεβ-2009 ΗΜΥ Διακριτός Μετασχηματισμός Fourier

Σχήμα Χαμηλοδιαβατά φίλτρα:

Εισαγωγή στις Τηλεπικοινωνίες. Δομή της παρουσίασης

Αναλογικά φίλτρα. Για να επιτύχουµε µια επιθυµητή απόκριση χρειαζόµαστε σηµαντικά λιγότερους συντελεστές γιαένα IIR φίλτροσεσχέσηµετοαντίστοιχο FIR.

ΣΗΜΑΤΑ ΚΑΙ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ. Εισαγωγή στα Σήµατα Εισαγωγή στα Συστήµατα Ανάπτυγµα - Μετασχηµατισµός Fourier Μετασχηµατισµός Z

ΣΗΜΑΤΑ ΚΑΙ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ Ι

Προηγµένες Υπηρεσίες Τηλεκπαίδευσης στο Τ.Ε.Ι. Σερρών

7 ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΣ z

3. Δίνεται ψηφιακό σύστημα που περιγράφεται από τη σχέση. y[n] = x[n]-2x[n-1] y[n] = x[n]-2x[1-n]

i) x(n-2)={ ½ ½ 0 0 }, ii) x(-n)= { 0 0 ½ ½ }, iii) x(4-n)= { 0 0 ½ ½ }, iv) x(n+2)={ ½ ½ 0 0 }

20-Μαρ-2009 ΗΜΥ Φίλτρα απόκρισης πεπερασμένου παλμού (FIR)

2. ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ. Γενικά τι είναι σύστηµα - Ορισµός. Τρόποι σύνδεσης συστηµάτων.

27/4/2009. Για την υλοποίηση τέτοιων αλγορίθμων επεξεργασίας απαιτείται η χρήση μνήμης. T η περίοδος δειγματοληψίας. Επίκ. Καθηγητής.

Α. Αιτιολογήστε αν είναι γραμμικά ή όχι και χρονικά αμετάβλητα ή όχι.

Σήματα και Συστήματα. Διάλεξη 4: Μελέτη των Γραμμικών και Χρονικά Αμετάβλητων Συστημάτων. Δρ. Μιχάλης Παρασκευάς Επίκουρος Καθηγητής

Διάλεξη 2. Συστήματα Εξισώσεων Διαφορών ΔιακριτάΣήματαστοΧώροτης Συχνότητας

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΚΡΗΤΗΣ Τµήµα Επιστήµης Υπολογιστών. HY-215: Εφαρµοσµένα Μαθηµατικά για Μηχανικούς ιδάσκοντες : Γ. Στυλιανού, Γ.

Υπολογίζουμε εύκολα τον αντίστροφο Μετασχηματισμό Fourier μιας συνάρτησης χωρίς να καταφεύγουμε στην εξίσωση ανάλυσης.

ΤΟ ΜΑΥΡΟ ΚΟΥΤΙ. 1. Το περιεχόμενο του μαύρου κουτιού. 2. Είσοδος: σήματα (κυματομορφές) διέγερσης 3. Έξοδος: απόκριση. (απλά ηλεκτρικά στοιχεία)

HMY 220: Σήματα και Συστήματα Ι

Σήματα και Συστήματα. Διάλεξη 1: Σήματα Συνεχούς Χρόνου. Δρ. Μιχάλης Παρασκευάς Επίκουρος Καθηγητής

HMY 429: Εισαγωγή στην Επεξεργασία Ψηφιακών

Ψηφιακή Επεξεργασία Σημάτων

Σήµατα και συστήµατα διακριτού χρόνου

Μετασχηµατισµός FOURIER ιακριτού χρόνου DTFT

ΕΞΕΤΑΣΗ ΙΑΝΟΥΑΡΙΟΥ (28/1/2011)

H(z) = b 0 + b 1 z 1. h[n] = b 0 a n u[n] + b 1 a n 1 u[n 1] (17.2) y[n] ay[n 1] = b 0 x[n] + b 1 x[n 1] (17.3)

Ψηφιακή Επεξεργασία Σημάτων

ΕΧΕΙ ΤΑΞΙΝΟΜΗΘΕΙ ΑΝΑ ΕΝΟΤΗΤΑ ΚΑΙ ΑΝΑ ΤΥΠΟ ΓΙΑ ΔΙΕΥΚΟΛΥΝΣΗ ΤΗΣ ΜΕΛΕΤΗΣ ΣΑΣ ΚΑΛΗ ΕΠΙΤΥΧΙΑ ΣΤΗ ΠΡΟΣΠΑΘΕΙΑ ΣΑΣ ΚΙ 2014

X(e jω ) = x[n]e jωn (1) x[n] = 1. T s

Ακαδηµαϊκό Έτος , Εαρινό Εξάµηνο ιδάσκων Καθ.: Νίκος Τσαπατσούλης

Τι είναι σήμα; Παραδείγματα: Σήμα ομιλίας. Σήμα εικόνας. Σεισμικά σήματα. Ιατρικά σήματα

( x) Η ΕΝΝΟΙΑ ΤΗΣ ΤΥΧΑΙΑΣ ΜΕΤΑΒΛΗΤΗΣ - ΠΙΘΑΝΟΤΗΤΑΣ. Βασικά αξιώµατα και ιδιότητες της πιθανότητας. Σεραφείµ Καραµπογιάς

Transcript:

Συστήµατα τα οποία χαρακτηρίζονται από γραµµικές εξισώσεις διαφορών µε σταθερούς συντελεστές x h γραµµική εξίσωση διαφορών µε σταθερούς συντελεστές της µορφής x µπορεί να θεωρηθεί ως ένας αλγόριθµος υπολογισµού των διαδοχικών τιµών της ακολουθίας εξόδου ως ένας γραµµικός συνδυασµός των προηγούµενων τιµών της και της παρούσας και των προηγούµενων τιµών της ακολουθίας εισόδου x. Η συνάρτηση µεταφοράς του ΓΧΑ συστήµατος είναι Για την υλοποίηση ενός τέτοιου ΓΧΑ συστήµατος σε ένα ψηφιακό υπολογιστή χρειάζεται µία σαφής υλοποίηση του αλγορίθµου.

οµές συστηµάτων διακριτού χρόνου που περιγράφονται από εξισώσεις διαφορών µε σταθερούς συντελεστές Τα συστήµατα διακριτού χρόνου που περιγράφονται από εξισώσεις διαφορών παριστάνονται συχνά µε τη µορφή διαγραµµάτων ροής, τα οποία αποτελούν έναν απλό και κατανοητό τρόπο αναπαράστασης των εξισώσεων διαφορών και των συναρτήσεων µεταφοράς. Για να ανεπτύχθη ένα διάγραµµα ροής ενός ΓΧΑ συστήµατος διακριτού χρόνου χρειάζονται τρεις βασικά συστήµατα αθροιστές, πολλαπλασιαστές µε µία σταθερά και καθυστέρησης ενός δείγµατος. x x Αθροιστής x x x x x x Πολλαπλασιαστής Καθυστέρηση ενός δείγµατος οµές πραγµατοποίησης ψηφιακών φίλτρων 8-

Βασικά στοιχεία υλοποίησης συστηµάτων αναλογικού χρόνου x x R R 3 x x x x R Αθροιστής R 3 R R 3 R R x x x R Πολλαπλασιαστής R R x x ξ dξ x R C Ολοκληρωτής RC οµές πραγµατοποίησης ψηφιακών φίλτρων 8-3

Παραδείγµατα πραγµατοποίησης x x - Σύστηµα µε µόνο πόλους x x x x Σύστηµα µε µόνο µηδενικά x x x w x - Σύστηµα µε πόλους και µηδενικά οµές πραγµατοποίησης ψηφιακών φίλτρων 8-4

x - x x - Τα παραπάνω γενικεύονται για εξισώσεις διαφορών της µορφής x, οµές πραγµατοποίησης ψηφιακών φίλτρων 8-5

A A x B x B x B B A A x x B - A x B - A x -A B -A B οµές πραγµατοποίησης ψηφιακών φίλτρων 8-6

Ψηφιακά φίλτρα µε κρουστική απόκριση απείρου µήκους IIR Ifiie Impulse Respose Άµεσο σχήµα direc form x, υποθέτοντα ς Y X x x 3 3 3 3 Άµεσο σχήµα I Άµεσο σχήµα I I Οι µορφές αυτές υλοποιούνται µε τη βοήθεια της συνάρτησης filer οµές πραγµατοποίησης ψηφιακών φίλτρων 8-7

οµές πραγµατοποίησης ψηφιακών φίλτρων 8-8 Στην πράξη όµως οι υψηλής τάξεις εξισώσεις διαφορών πραγµατοποιούνται ως συνδυασµοί δοµών πρώτης και /ή δεύτερης τάξης σε σειρά cscde ή παράλληλα prllel. Αυτό γίνεται για να µειωθούν τα σφάλµατα των υπολογισµών κατά την υλοποίησή τους µε ψηφιακά συστήµατα τα οποία χρησιµοποιούν πεπερασµένη ακρίβεια για την αναπαράσταση των συντελεστών και τον υπολογισµό των πράξεων. K K A A B B ΣχήµαΣειριακήςΥλοποίησης cscde form Στη πραγµατοποίηση σε σειρά, η συνάρτηση µεταφοράς αναλύεται σε γινόµενο παραγόντων όπου Kείναιτοακέραιοµέροςτου / και είναιδοµήπρώτηςήδεύτερηςτάξης.

δηλαδή, Y B,,,, Y A Y B B,,,, Y A A Γιατηνπερίπτωσηόπου είναιδεύτερηςτάξηςέχουµετηνδοµή x -A B B -A Σειριακό σχήµα Ηδοµήσεσειράωςσυνδυασµόςδοµώνπρώτηςήδεύτερηςτάξηςείναι Y X Y Y Ησυνάρτηση dircsδέχεταιωςείσοδοτουςσυντελεστέςτουάµεσουσχήµατος { } και { } καιεπιστρέφειτουςσυντελεστέςτουσειριακούσχήµατος {B i } και {A i }. Το σειριακό σχήµα υλοποιείται από τη συνάρτηση csfilr οµές πραγµατοποίησης ψηφιακών φίλτρων 8-9

οµές πραγµατοποίησης ψηφιακών φίλτρων 8- Παράδειγµα Να γίνει η σειριακή πραγµατοποίηση του συστήµατος διακριτού χρόνου του οποίου η εξίσωση διαφορών είναι 4 8 3 7 3 4 3 4 6 x x x x x Η συνάρτηση µεταφοράς του συστήµατος είναι 4 3 4 3 4 6 8 7 3 Η οποία αναλύεται σε γινόµενο παραγόντων ως 8 4 3 9 6

9,5 οµές πραγµατοποίησης ψηφιακών φίλτρων 8-9 8 4 3,65 x x 8 4 3 9 6 6 9 9 Y Y 3 3 3 8 3 4 3 8 4 3 3 Y Y 9,5,5 9 3 6

Στη σειριακή πραγµατοποίηση πρέπει να αντιµετωπιστούν τα προβλήµατα Με ποιο τρόπο θα πρέπει να συνδυαστούν οι παράγοντες µονώνυµα ή τριώνυµα του αριθµητή µε του παράγοντες σου παρανοµαστή ώστε να σχηµατιστούν οι επιµέρους δοµές. Με ποια σειρά θα πρέπει να συνδεθούν οι επιµέρους δοµές 3 Η ανάγκη κλιµάκωσης, δηλαδή, µείωσης του πλάτος του σήµατος σε ενδιάµεσα σηµεία της δοµής, ώστε αυτό να µην είναι ούτε πολύ µεγάλο, ούτε πολύ µικρό. οµές πραγµατοποίησης ψηφιακών φίλτρων 8-

οµές πραγµατοποίησης ψηφιακών φίλτρων 8-3 A B C µόνο αν ˆ ˆ ˆ Σχήµα Παράλληλης Υλοποίησης prllel form Στην παράλληλη πραγµατοποίηση η συνάρτηση µεταφοράς αναλύεται σε άθροισµα παραγόντων K C A A B B µόνο αν K C µόνο αν

K A A B B Y Y,,,, οµές πραγµατοποίησης ψηφιακών φίλτρων 8-4 K C µόνο αν όπου K το ακέραιο µέρος του / και, X Y Επίσης ισχύει K C Y Y αν µόνο και

Εφαρµογή B A B A B B A A C C x B -A B -A -A B -A B Παράλληλο σχήµα Η συνάρτηση dirpr δέχεται ως είσοδο τους συντελεστές του άµεσου σχήµατος { } και { } καιεπιστρέφειτουςσυντελεστέςτουπαράλληλουσχήµατος {C m }, {B i } και {A i }. Το σειριακό σχήµα υλοποιείται από τη συνάρτηση prfilr οµές πραγµατοποίησης ψηφιακών φίλτρων 8-5

Ψηφιακά φίλτρα µε κρουστική απόκριση πεπερασµένου µήκους FIR Fiie Impulse Respose Η συνάρτηση µεταφοράς ενός FIR φίλτρου είναι αλλιώς,, h η κρουστική απόκριση είναι x x x και η εξίσωση διαφορών είναι οµές πραγµατοποίησης ψηφιακών φίλτρων 8-6

Άµεσο σχήµα x 3 4 Άµεσο σχήµα, 4 Η µορφές αυτή υλοποιούνται µε τη βοήθεια της συνάρτησης filer οµές πραγµατοποίησης ψηφιακών φίλτρων 8-7

Ι ΑΝΙΚΟ ΦΙΛΤΡΟ ΒΑΣΙΚΗΣ ΖΝΗΣ - ΚΑΤΠΕΡΑΤΟ ΦΙΛΤΡΟ ω ω e jω,, ω < ω ω > ω c c rg ω ω c ω c f ω Η επίδραση του φίλτρου σε ένα σήµα εισόδου, µε φασµατικό περιεχόµενο εντοπισµένοστηζώνηδιέλευσης, είναιµιαχρονικήκαθυστέρηση. x ω x ω c ω c οµές πραγµατοποίησης ψηφιακών φίλτρων 8-8

h si ω c π ω, ω <, αλλι ω c ως ɺ h ω π ω c ω c π ω π c ω c ω c ω Ολίσθηση στο χρόνο F j ω X ω x e γιακάθεπραγµατικόαριθµό. οµές πραγµατοποίησης ψηφιακών φίλτρων 8-9

Η κρουστική απόκριση του ιδανικού κατωπερατού φιλτρού h [ ] si ω c ω c ω c sic π π π h ω π c π ω c π ω c T c π ω c οµές πραγµατοποίησης ψηφιακών φίλτρων 8-

Γραµµική Απόκριση Φάσης Ένα φίλτρο έχει γραµµική απόκριση φάση lier phse respose όταν η διαφορά φάσης θω µεταξύ του σήµατος εισόδου και εξόδου για σήµα γωνιακής συχνότητας ω, δίνεται από θω αω ή θω αω όπουακαι σταθερέςπουεξαρτώνταιαπόταχαρακτηριστικάτουφίλτρου. Όταν οι αρµονικές συνιστώσες ενός σήµατος, διέλθουν από σύστηµα που έχει γραµµική απόκριση φάσης σύµφωνα µε τη παραπάνω σχέση υπόκεινται όλες στην ίδια χρονική καθυστέρηση ίση µε α sec, µε αποτέλεσµα να µην καταστρέφεται η µορφή του σήµατος. Αυτό γίνεται φανερό αν σκεφτούµε ότι cosω θ cosω αω cos[ω α]. Το ανθρώπινο σύστηµα ακοής δεν είναι ευαίσθητο στις φασικές µετατοπίσεις των αρµονικών ενός σήµατος. Οι φασµατικές όµως µετατοπίσεις έχουν καταστρεπτικά αποτελέσµατα σε περιπτώσεις που µας ενδιαφέρει η µορφή του σήµατος π.χ. τηλεπικοινωνίες καρδιογράφηµα εικόνα κ.τ.λ. οµές πραγµατοποίησης ψηφιακών φίλτρων 8-

x ω ω c rgω ωc ω κλίση x ω rgω ω c ωc ω κλίση x x x ω ω c rgω ωc ω κλίση οµές πραγµατοποίησης ψηφιακών φίλτρων 8-

x ω ω c rgω ωc ω x ω rgω ω c ωc ω x x x ω rgω ω c ωc ω οµές πραγµατοποίησης ψηφιακών φίλτρων 8-3

Ιδιότητες των FIR φίλτρων γραµµικής φάσης h h Αν h, είναιηκρουστικήαπόκρισηµήκους τότεησυνάρτησηµεταφοράς είναι π π <, j j e h e η οποία έχει Μ πόλους στην αρχή και Μ µηδενικά στο -επίπεδο. Η απόκριση συχνότητας είναι, h h Αν οι όροι της κρουστικής απόκρισης h παρουσιάζουν τη συµµετρία οµές πραγµατοποίησης ψηφιακών φίλτρων 8-4 π π α <, j e όπου είναι ησταθεράκαθυστέρησηςφάσης phse del. τότε το FIR φίλτρο έχει γραµµική φάση, δηλαδή,

Ιδιότητες των FIR φίλτρων γραµµικής φάσης Ένα FIR φίλτρο µε συµµετρική κρουστική απόκριση και περιττό πλήθος όρων έχει γραµµική φάση, δηλαδή, όταν οι αρµονικές συνιστώσες ενός σήµατος διέλθουν από το σύστηµα αυτό υπόκεινται όλες την ίδια χρονική καθυστέρηση ίση µε α. Αν οι όροι της κρουστικής απόκρισης h παρουσιάζουν τη συµµετρία h h, τότεηγραµµικήφάσητου FIR φίλτροέχειτηµορφή e j β α π < π, d d j e α π όπου είναι σταθερά καθυστέρησης οµάδας group del και β. Στην περίπτωση αυτή οι συχνότητες ως οµάδα καθυστερούν µε σταθερό ρυθµό. Αλλά µερικές συχνότητες καθυστερούνπερισσότεροκαιάλλεςκαθυστερούνλιγότερο. Υπάρχουν τέσσερις διαφορετικοί FIR φίλτρων γραµµικής φάσης, ανάλογα µε το αν το πλήθος των όρων της h είναι άρτιο ή περιττό και αν η h είναι συµµετρική ή αντισυµµετρική. οµές πραγµατοποίησης ψηφιακών φίλτρων 8-5

Ανάλογα µε τις τιµές του Μ έχουµε τις περιπτώσεις ΑνΜείναιπεριττόςτότε /είναιακέραιοςκαιηκρουστικήαπόκρισηείναι συµµετρική ως προς άξονα. h ΑνΜείναιάρτιοςτότε /δενείναιακέραιοςκαιηκρουστικήαπόκρι-ση είναι επίσης συµµετρική ως προς άξονα. h οµές πραγµατοποίησης ψηφιακών φίλτρων 8-6

Ανάλογα µε τις τιµές του Μ έχουµε τις περιπτώσεις ΑνΜείναιπεριττόςτότε /είναιακέραιοςκαιηκρουστικήαπόκρισηείναι συµµετρική ως προς σηµείο. h στην περίπτωση αυτή πρέπει να είναι h ΑνΜείναιάρτιοςτότε /δενείναιακέραιοςκαιηκρουστικήαπόκρισηείναι επίσης συµµετρική ως προς σηµείο. h οµές πραγµατοποίησης ψηφιακών φίλτρων 8-7

ΠΑΡΑΤΗΡΗΣΕΙΣ Η απόκριση συχνότητας γράφεται ως j β, π, ± r e Όπου r είναι το πλάτος της συνάρτησης απόκρισης και όχι το µέτρο της συνάρτησης απόκρισης. Το πλάτος της συνάρτησης απόκρισης είναι πραγµατικός θετικός ή αρνητικός αριθµός σε αντίθεση µε το µέτρο της συνάρτησης απόκρισης που είναι πάντα θετικό. Επίσης η φάση η οποία αντιστοιχεί στο πλάτος της συνάρτησης απόκρισης είναι συνεχής συνάρτηση ενώ η φάση που αντιστοιχεί στο µέτρο της συνάρτησης απόκρισης είναι ενγένει ασυνεχής συνάρτηση. Παράδειγµα Η κρουστική απόκριση είναι r j e cos h {,,}. Η απόκριση συχνότητας είναι j j j h e e e β { cos} e e j cos j e, π, < π / 3 j π / 3 < < π οµές πραγµατοποίησης ψηφιακών φίλτρων 8-8

FIR φίλτρα γραµµική φάσης. Συµµετρική κρουστική απόκριση περιττός / / cos j j e e h 3, h FIR φίλτρα γραµµική φάσης. Συµµετρική κρουστική απόκριση άρτιος { } / / cos j j e e,,, h FIR φίλτρα γραµµική φάσης. Αντισυµµετρική κρουστική απόκριση περιττός { } [ ] / si j j e d e π,,, h d FIR φίλτρα γραµµική φάσης. Αντισυµµετρική κρουστική απόκριση περιττός [ ] / si j j e c e π,,, h c οµές πραγµατοποίησης ψηφιακών φίλτρων 8-9

ΠΑΡΑΤΗΡΗΣΕΙΣ Ένα FIR φίλτροέχει Μ πόλουςστηναρχή και Μ µηδενικάστο -επίπεδο. Για ένα φίλτρο ελάχιστης φάσης υπάρχουν συµµετρίες στις θέσεις των µηδενικών που προέρχονται από τις συµµετρίες της κρουστικής απόκρισης. jθ Αν η έχει ένα µηδενικό r e τότε πρέπει να έχει και το µηδενικό jθ e r Αν το φίλτρο είναι πραγµατικό τότε αν η έχει ένα µηδενικό r e να έχει και το συζυγές µηδενικό Im 3 coj * r e jθ jθ τότε πρέπει 4 Re coj * 3 Γενικός αστερισµός µηδενικών FIR φίλτρου ελάχιστης φάσης οµές πραγµατοποίησης ψηφιακών φίλτρων 8-3

οµές πραγµατοποίησης ψηφιακών φίλτρων 8-3