Ανάλυση ΓΧΑ Συστημάτων

Σχετικά έγγραφα
HMY 429: Εισαγωγή στην Επεξεργασία Ψηφιακών

Διάλεξη 2. Συστήματα Εξισώσεων Διαφορών ΔιακριτάΣήματαστοΧώροτης Συχνότητας

HMY 429: Εισαγωγή στην Επεξεργασία Ψηφιακών

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

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)

Ψηφιακή Επεξεργασία Σημάτων

HMY 429: Εισαγωγή στην Επεξεργασία Ψηφιακών

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

Εισαγωγή. Διάλεξη 1. Εισαγωγή Σήματα και Συστήματα Διακριτού Χρόνου. Τι είναι σήμα; Παραδείγματα

HMY 220: Σήματα και Συστήματα Ι

HMY 220: Σήματα και Συστήματα Ι

1) Να σχεδιαστούν στο matlab οι γραφικές παραστάσεις των παρακάτω ακολουθιών στο διάστημα, χρησιμοποιώντας τις συναρτήσεις delta και step.

10-Μαρτ-2009 ΗΜΥ Παραθύρωση Ψηφιακά φίλτρα

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

Σχήµα 1: Χρήση ψηφιακών φίλτρων για επεξεργασία σηµάτων συνεχούς χρόνου

Ο Μετασχηματισμός Ζ. Ανάλυση συστημάτων με το μετασχηματισμό Ζ

HMY 220: Σήματα και Συστήματα Ι

y[n] = h[n] x[n] = Y (z) = X(z)H(z) (3)

Κεφάλαιο 6 Σχεδιασμός FIR φίλτρων

Σήματα και Συστήματα. Διάλεξη 10: Γραμμικά Φίλτρα. Δρ. Μιχάλης Παρασκευάς Επίκουρος Καθηγητής

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

Διάλεξη 3. Δειγματοληψία και Ανακατασκευή Σημάτων. Δειγματοληψία και Ανακατασκευή Σημάτων. (Κεφ & 4.6,4.8)

Σχεδιασμός Φίλτρων. Κυριακίδης Ιωάννης 2011

Σήματα και Συστήματα ΙΙ

4. ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΤΟΥ ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΥ FOURIER

ΨΗΦΙΑΚΗ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ ΣΗΜΑΤΟΣ ΑΣΚΗΣΗ 5

Ο μετασχηματισμός z αντιστοιχεί στην ακολουθία συνάρτηση: Xz ()

Παρουσίαση του μαθήματος

Αντίστροφος Μετασχηματισμός Ζ. Υλοποίηση συστημάτων Διακριτού Χρόνου. Σχεδίαση φίλτρων

4. ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΤΟΥ ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΥ FOURIER

6-Μαρτ-2009 ΗΜΥ Μετασχηματισμός z

Σήματα και Συστήματα. Διάλεξη 13: Μελέτη ΓΧΑ Συστημάτων με τον Μετασχηματισμό Laplace. Δρ. Μιχάλης Παρασκευάς Επίκουρος Καθηγητής

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

Διάλεξη 7. Μετασχηματισμός Hilbert. Κεφ. 11 (εκτός 11.0 και ) Για κάθε συνάρτηση ισχύει. Αν η συνάρτηση είναι αιτιατή (causal)

Ψηφιακή Επεξεργασία Σημάτων

Σήματα και Συστήματα. Διάλεξη 11: Μετασχηματισμός Laplace. Δρ. Μιχάλης Παρασκευάς Επίκουρος Καθηγητής

ΑΝΑΛΥΣΗ ΣΗΜΑΤΩΝ ΚΑΙ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΜΕ ΤΟ ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟ FOURIER

y[n] ay[n 1] = x[n] + βx[n 1] (6)

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΕΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΗΛΕΚΤΡΟΑΚΟΥΣΤΙΚΗΣ

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

Συστήµατα τα οποία χαρακτηρίζονται από γραµµικές εξισώσεις διαφορών µε σταθερούς συντελεστές

Ψηφιακή Επεξεργασία Σημάτων

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα ΣΗΜΑΤΑ & ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ. Ενότητα : ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΣ Ζ (ΖTransform)

Μετασχηµατισµός Ζ (z-tranform)

HMY 220: Σήματα και Συστήματα Ι

ΘΕΩΡΙΑ ΣΗΜΑΤΩΝ & ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ. Μετασχηµατισµός Laplace. Εµµανουήλ Ζ. Ψαράκης Πολυτεχνική Σχολή Τµήµα Μηχανικών Η/Υ & Πληροφορικής

Συστήµατα τα οποία χαρακτηρίζονται από γραµµικές εξισώσεις διαφορών µε σταθερούς συντελεστές

7 ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΣ z

Σήµατα και συστήµατα διακριτού χρόνου

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 }

HMY 220: Σήματα και Συστήματα Ι

Συστήµατα τα οποία χαρακτηρίζονται από γραµµικές εξισώσεις διαφορών µε σταθερούς συντελεστές

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

Συνέλιξη Κρουστική απόκριση

Συστήματα Επικοινωνιών Ι

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

Ψηφιακή Επεξεργασία Σημάτων

FFT. Θα επικεντρωθούμε στο ΔΜΦ αλλά όλα ισχύουν και για τον

Ψηφιακή Επεξεργασία και Ανάλυση Εικόνας. Ακαδημαϊκό Έτος Παρουσίαση Νο. 2. Δισδιάστατα Σήματα και Συστήματα #1

Filter Design - Part IΙI. Νοέµβριος 2005 ΨΕΣ 1

Τ.Ε.Ι. Λαμίας Τμήμα Ηλεκτρονικής

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2. Ηλεκτρονικη και 1/60 Πληροφορίας

Ψηφιακή Επεξεργασία και Ανάλυση Εικόνας Ενότητα 2 η : Δισδιάστατα Σήματα & Συστήματα Μέρος 1

ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΣ FOURIER ΔΙΑΚΡΙΤΟΥ ΧΡΟΝΟΥ

x[n]z n = ) nu[n]z n z 1) n z 1 (5) ( 1 z(2z 1 1]z n +

Διάλεξη 6. Fourier Ανάλυση Σημάτων. (Επανάληψη Κεφ Κεφ. 10.3, ) Ανάλυση σημάτων. Τι πρέπει να προσέξουμε

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

ΣΤΟΧΑΣΤΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ & ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣ 1o Τμήμα (Α - Κ): Αμφιθέατρο 3, Νέα Κτίρια ΣΗΜΜΥ Ανάλυση Επικοινωνιακών Σημάτων κατά Fourier

Προηγµένες Υπηρεσίες Τηλεκπαίδευσης στο Τ.Ε.Ι. Σερρών

Ψηφιακά Φίλτρα. Αναλογικά και ψηφιακά φίλτρα 20/5/ /5/2005 2

Σήματα και Συστήματα ΙΙ

Ψηφιακή Επεξεργασία και Ανάλυση Εικόνας. Ακαδημαϊκό Έτος Παρουσίαση Νο. 2. Δισδιάστατα Σήματα και Συστήματα #1

Όταν θα έχουµε τελειώσει το Κεφάλαιο αυτό θα µπορούµε να:

Συμπίεση Δεδομένων

y[n] = h[n] x[n] = Y (e jω ) = H(e jω ) + X(e jω ) (16.8) Y (z) = X(z)H(z), R Y R X R H (16.3)

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

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

13-Φεβ-2009 ΗΜΥ Γραμμικά συστήματα και Συνέλιξη

Εισαγωγή στις Τηλεπικοινωνίες. Δομή της παρουσίασης

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

ΣΤΟΧΑΣΤΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ & ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣ 1o Τμήμα (Α - Κ): Αμφιθέατρο 4, Νέα Κτίρια ΣΗΜΜΥ Ανάλυση Επικοινωνιακών Σημάτων κατά Fourier

Ψηφιακή Επεξεργασία Σηµάτων. ηµήτριος Βαρσάµης Καθηγητής Εφαρµογών

Συνεπώς, η συνάρτηση µεταφοράς δεν µπορεί να οριστεί για z=0 ενώ µηδενίζεται όταν z=1. Εύκολα προκύπτει το διάγραµµα πόλων-µηδενικών ως εξής:

HMY 220: Σήματα και Συστήματα Ι

Σήματα και Συστήματα

1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΟ MATLAB... 13

Κεφάλαιο 6 Σχεδιασμός FIR φίλτρων

Θέματα Εξετάσεων Ιουνίου 2003 στο μάθημα Σήματα και Συστήματα και Λύσεις

Ψηφιακή Επεξεργασία Σημάτων

Εξεταστική Ιανουαρίου 2007 Μάθηµα: «Σήµατα και Συστήµατα»

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

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

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

HMY 429: Εισαγωγή στην Επεξεργασία Ψηφιακών

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΚΡΗΤΗΣ Τµήµα Επιστήµης Υπολογιστών. HY-370: Ψηφιακή Επεξεργασία Σήµατος Χειµερινό Εξάµηνο 2016 ιδάσκοντες : Γ. Στυλιανού - Γ.

HMY 220: Σήματα και Συστήματα Ι

Κεφάλαιο 5 Μετασχηματισμός z και Συνάρτηση μεταφοράς

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

ΑΡΧΕΣ ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ

Transcript:

University of Cyprus Biomedical Imaging & Applied Optics Διάλεξη 9 με Μετασχηματισμούς Κεφ. 5 (εκτός 5.7.4 και 5.3 μόνο από διάλεξη) Ένα ΓΧΑ σύστημα καθορίζεται πλήρως από Κρουστική απόκριση (impulse response) Απόκριση Συχνότητας (frequency response) Απόκριση Συστήματος (system response) 2 1

Απόκριση Συχνότητας (frequency response) Σχέση μεταξύ μετασχηματισμών Fourier Παράδειγμα Ιδανικό Χαμηλοπερατό (low pass) Φίλτρο Ιδανικό Υψιπερατό (high pass) Φίλτρο Τα αποτελέσματα του πλάτους και της φάσης μπορεί να είναι Θετικά Αρνητικά παραμόρφωση (distortion) Άπειρη κρουστική απόκριση h[n] 0 για - < n < + Μη-αιτιατό Δεν μπορεί να εφαρμοστεί Αιτιατές προσεγγίσεις μπορεί να έχουν παραμορφώσεις φάσης Ιδανικά φίλτρα έχουν φάση 0 3 Αποτελέσματα της παραμόρφωσης φάσης (phase distortion) Ιδανικό σύστημα καθυστέρησης (ideal delay system) Ομαδική Καθυστέρηση (group delay) Μέτρο της γραμμικότητας της φάσης Γραμμική φάση Η παραμόρφωση δεν είναι και τόσο σημαντική Μπορεί να αντισταθμιστεί στο σύστημα Φίλτρο με καθυστέρηση Οόροςarg[H(e jω )] είναι η συνεχής φάσης του H(e jω ) Καιπάλιδενείναιαιτιατό! 4 2

Συνεχής φάση (continuous phase) Κύρια τιμή (principal value) της φάσης ARG[H(e jω )] Συνεχής φάση arg[h(e jω )] Όπως και η ARG[H(e jω )] αλλά χωρίς ασυνέχειες ±π 5 Παράδειγμα Εξασθένησης και Ομαδικής Καθυστέρησης Για τιμές γύρω από το ω 0 ω=0.85π 0,25π 0,50π 6 3

Απόκριση Συστήματος (System Response) Γραμμικές Εξισώσεις Διαφορών με Σταθερούς Συντελεστές (Linear Constant-Coefficient Difference Equations ή LCCDE) 7 Σταθερότητα (stability) και Αιτιατότητα (causality) Σταθερότητα Περιοχή σύγκλισης (ROC) περιλαμβάνει το z =1 Αιτιατότητα h[n] δεξιά συνάρτηση Περιοχή σύγκλισης (ROC) έξω από τον πιο εξωτερικό πόλο 8 4

Αντίστροφα Συστήματα (Inverse Systems) Οι πόλοι του Η είναι μηδενικά του Hi και αντίστροφα Οι περιοχές σύγκλησης πρέπει να επικαλύπτονται (για αν υπάρχει η συνέλιξη) Για να είναι αιτιατό το αντίστροφο σύστημα Γιαναείναικαισταθερότο αντίστροφο σύστημα 9 Συστήματα με άπειρη κρουστική απόκριση (infinite impulse response) IIR Έχουν τουλάχιστον ένα πόλο εκτός από το μηδέν 10 5

Συστήματα με πεπερασμένη κρουστική απόκριση (finite impulse response) FIR Έχουν πόλους μόνο στο μηδέν 11 12 6

Απόκριση Συχνότητας από Απόκριση Συστήματος Πλάτος Φάση Ομαδική Καθυστέρηση 13 Απόκριση Συχνότητας από Απόκριση Συστήματος Πλάτος Τα μηδενικά το τραβούν στο μηδέν Οι πόλοι το τραβούν στο άπειρο Όσο πιο κοντά στο z =1 τόσο ποιο πολύ τραβούν Φάση Οι γωνίες από τα μηδενικά προστίθενται Οι γωνίες από τους πόλους αφαιρούνται Ομαδική Καθυστέρηση Παράγωγος της φάσης 14 7

Απόκριση Συχνότητας από Απόκριση Συστήματος 15 Απόκριση Συχνότητας από Απόκριση Συστήματος 16 8

Απόκριση Συχνότητας από Απόκριση Συστήματος 17 Απόκριση Συχνότητας από Απόκριση Συστήματος 18 9

Σχέση Πλάτους Φάσης για Συστήματα LCCDE Πόλοι: Μηδενικά: Αν μπορούμε από το πλάτος να βρούμε την απόκριση συστήματος τότε μπορούμε να βρούμε και τη φάση Αν το σύστημα είναι αιτιατό και σταθερό Πόλοι μέσα από το μοναδιαίο κύκλο Μηδενικά; 19 Σχέση Πλάτους Φάσης για Συστήματα LCCDE 20 10

Συστήματα Διέλευσης (Allpass Systems) Ζεύγη πόλων και μηδενικών Γενική Μορφή 21 Πάντα + 22 11

Συστήματα Ελάχιστης Φάσης (Minimum Phase System) Ένα ΓΧΑ δεν μπορεί να καθοριστεί μόνο από το πλάτος Αν είναι σταθερό και αιτιατό τότε οι πόλοι είναι μέσα στο μοναδιαίο κύκλο αλλά τα μηδενικά; Αν είναι και τα μηδενικά στο μοναδιαίο κύκλο τότε έχουμε ένασύστηματουοποίουτο αντίστροφο είναι επίσης σταθερό και αιτιατό Πολύ χρήσιμο!!! Ονομάζεται Σύστημα Ελάχιστης Φάσης Κάθε σήμα μπορεί να αναλυθεί ως Π.χ. αν το H(z) έχει ένα πόλο εκτός του μοναδιαίου κύκλου στο Minimum Phase All-Pass 23 Minimum Phase All-Pass 24 12

Αντιστάθμιση (compensation) της απόκρισης συχνότητας Αφαίρεση αλλοίωσης Όταν το σύστημα H d (z) δεν είναι αντιστρέψιμο; Χρησιμοποιούμε σύστημα ελάχιστης φάσης Αποκατάσταση του πλάτους Φάση αλλοιωμένη κατά το αντίστοιχο σύστημα διέλευσης 25 Ιδιότητες Συστημάτων Ελάχιστης Φάσης (Minimum Phase System) Ελάχιστη υστέρηση φάσης (minimum phase lag) Προσθήκη H ap πρόσθετη αρνητική φάση 0 ω π Ελάχιστη ομαδική καθυστέρηση (minimum group delay) Προσθήκη H ap πρόσθετη θετικής (πάντα) GD Ελάχιστη καθυστέρηση ενέργειας (minimum energy delay) 26 13

Γραμμικά συστήματα με γενική γραμμική φάση (generalized linear phase) Γραμμική φάση απλή μετατόπιση στο χρόνο Ιδανικό βαθυπερατό (lowpass) φίλτρο με γραμμική φάση Γενική γραμμική φάση ακαιβσταθερές Α(e jω ) πραγματικό 27 Γραμμικά συστήματα με γενική γραμμική φάση (generalized linear phase) Αιτιατά Συστήματα 28 14

Γραμμικά συστήματα με γενική γραμμική φάση (generalized linear phase) Τύπου Ι M even, h[n] = h[m-n] 29 Γραμμικά συστήματα με γενική γραμμική φάση (generalized linear phase) Τύπου ΙΙ M odd, h[n] - h[m-n] 30 15

Γραμμικά συστήματα με γενική γραμμική φάση (generalized linear phase) Τύπου ΙΙΙ M even, h[n] = -h[m-n] 31 Γραμμικά συστήματα με γενική γραμμική φάση (generalized linear phase) Τύπου ΙV M odd, h[n] = -h[m-n] 32 16