Τεχνολογικό Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Σερρών Τμήμα Πληροφορικής & Επικοινωνιών Σήματα και Συστήματα

Σχετικά έγγραφα
Σχήμα Χαμηλοδιαβατά φίλτρα:

Τεχνολογικό Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Σερρών Τμήμα Πληροφορικής & Επικοινωνιών Σήματα και Συστήματα

Τεχνολογικό Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Σερρών Τμήμα Πληροφορικής & Επικοινωνιών Σήματα και Συστήματα

Τεχνολογικό Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Σερρών Τμήμα Πληροφορικής & Επικοινωνιών Σήματα και Συστήματα

Σήματα και Συστήματα

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

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

4. ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΤΟΥ ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΥ FOURIER

Τεχνολογικό Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Σερρών Τμήμα Πληροφορικής & Επικοινωνιών Σήματα και Συστήματα

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα ΣΗΜΑΤΑ & ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ

Θέματα Εξετάσεων Ιουνίου 2003 στο μάθημα Σήματα και Συστήματα και Λύσεις

Ψηφιακή Επεξεργασία Σημάτων

HMY 220: Σήματα και Συστήματα Ι

ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ Ι ΔΙΑΓΡΑΜΜΑΤΑ BODE ΣΥΜΠΛΗΡΩΜΑΤΙΚΟ ΤΕΥΧΟΣ ΣΗΜΕΙΩΣΕΩΝ

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

(s) V Ιn. ΘΕΜΑ 1 1. Υπολογίστε την συνάρτηση µεταφοράς τάσης του. του κυκλώµατος και χαρακτηρίστε το.

ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ 1. ΕΙΣΑΓΩΓΙΚΕΣ ΕΝΝΟΙΕΣ 2. ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΗΛΕΚΤΡΙΚΩΝ ΚΥΚΛΩΜΑΤΩΝ

Επομένως το εύρος ζώνης του διαμορφωμένου σήματος είναι 2.

Συστήματα Αυτόματου Ελέγχου

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

Τεχνολογικό Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Σερρών Τμήμα Πληροφορικής & Επικοινωνιών Σήματα και Συστήματα

ΨΗΦΙΑΚΗ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ ΣΗΜΑΤΟΣ ΑΣΚΗΣΗ 5

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

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

Κλασσική Θεωρία Ελέγχου

() min. xt δεν έχει μετασχηματισμό LAPLACE () () () Αν Λ= το σήμα ( ) Αν Λ, έστω σ. Το σύνολο μιγαδικών αριθμών. s Q το ολοκλήρωμα (1) υπάρχει.

Όταν θα έχουµε τελειώσει το Κεφάλαιο αυτό θα µπορούµε να:

Ανάλυση Ηλεκτρικών Κυκλωμάτων

Ψηφιακή Επεξεργασία Σημάτων

Άσκηση 1 η Να εξετάσετε αν τα ακόλουθα σήματα είναι περιοδικά. Στην περίπτωση περιοδικού σήματος, ποια είναι η θεμελιώδης περίοδος; 1 )

HMY 220: Σήματα και Συστήματα Ι

HMY 429: Εισαγωγή στην Επεξεργασία Ψηφιακών Σημάτων. Διάλεξη 17: Φίλτρα (II)

Μεταβατική Ανάλυση - Φάσορες. Κατάστρωση διαφορικών εξισώσεων. Μεταβατική απόκριση. Γενικό μοντέλο. ,, ( ) είναι γνωστές ποσότητες (σταθερές)

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

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ ΑΣΚΗΣΗ 2

Τεχνολογικό Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Σερρών Τμήμα Πληροφορικής & Επικοινωνιών Σήματα και Συστήματα

website:

e 5t (sin 5t)u(t)e st dt e st dt e 5t e j5t e st dt s j5 j10 (s + 5 j5)(s j5)

Τεχνολογικό Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Σερρών Τμήμα Πληροφορικής & Επικοινωνιών Σήματα και Συστήματα

HMY 220: Σήματα και Συστήματα Ι

Ο Μετασχηματισμός Ζ. Ανάλυση συστημάτων με το μετασχηματισμό Ζ

Αντίστροφος Μετασχηματισμός Ζ. Υλοποίηση συστημάτων Διακριτού Χρόνου. Σχεδίαση φίλτρων

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

Διάρκεια εξέτασης 2 ώρες

Εισαγωγή στις Τηλεπικοινωνίες. Δομή της παρουσίασης

Κλασσική Θεωρία Ελέγχου

Τ.Ε.Ι. Λαμίας Τμήμα Ηλεκτρονικής

Ψηφιακή Επεξεργασία Σημάτων

Α. ΣΚΟΔΡΑΣ ΨΗΦΙΑΚΟΣ ΕΛΕΓΧΟΣ ΔΙΑΛΕΞΗ 6 ΔΙΑΦΑΝΕΙΑ 1

6. ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΣ LAPLACE

ΑΡΧΕΣ ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ

7 ο ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΣΗΜΑΤΑ & ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ

ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΤΟΥ ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΥ FOURIER

ΕΑΠ/ΠΛΗ-22/ΑΘΗ.3 1 η τηλεδιάσκεψη 03/11/2013. επικαιροποιημένη έκδοση Ν.Δημητρίου

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΑ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑ ΦΙΛΤΡΑ

ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΟ ΕΚΠΑΙ ΕΥΤΙΚΟ Ι ΡΥΜΑ ΠΑΤΡΑΣ 04/02/2011 ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ

10-Μαρτ-2009 ΗΜΥ Παραθύρωση Ψηφιακά φίλτρα

Εισαγωγή στις Τηλεπικοινωνίες. Δομή της παρουσίασης

4. ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΤΟΥ ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΥ FOURIER

Φίλτρα διέλευσης: (α) χαμηλών συχνοτήτων (β) υψηλών συχνοτήτων

HMY 220: Σήματα και Συστήματα Ι

Παράδειγμα 14.2 Να βρεθεί ο μετασχηματισμός Laplace των συναρτήσεων

Σήματα και Συστήματα. Διάλεξη 2: Στοιχειώδη Σήματα Συνεχούς Χρόνου. Δρ. Μιχάλης Παρασκευάς Επίκουρος Καθηγητής

Μετασχηµατισµός Ζ (z-tranform)

Δομή της παρουσίασης

HMY 220: Σήματα και Συστήματα Ι

v(t) = Ri(t). (1) website:

Τηλεπικοινωνιακά Συστήματα Ι

Σχεδιασμός Φίλτρων. Κυριακίδης Ιωάννης 2011

1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΟ MATLAB... 13

Συναρτήσεις Συσχέτισης

7 ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΣ z

Προηγµένες Υπηρεσίες Τηλεκπαίδευσης στο Τ.Ε.Ι. Σερρών

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα. Τίτλος Μαθήματος

y[n] ay[n 1] = x[n] + βx[n 1] (6)

Ψηφιακή Επεξεργασία Σηµάτων. ηµήτριος Βαρσάµης Καθηγητής Εφαρµογών

HMY 220: Σήματα και Συστήματα Ι

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

Λύσεις θεμάτων Α εξεταστικής περιόδου εαρινού εξαμήνου (Ιούνιος 2015)

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

Ψηφιακή Επεξεργασία Σημάτων

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

ΑΝΑΛΥΣΗ ΣΗΜΑΤΩΝ ΚΑΙ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΜΕ ΤΟ ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟ FOURIER

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

Τεχνολογικό Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Σερρών Τμήμα Πληροφορικής & Επικοινωνιών Σήματα και Συστήματα

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΕΛΟΠΟΝΝΗΣΟΥ

ΕΝΟΤΗΤΑ 12: ΑΠΟΚΡΙΣΗ ΣΥΧΝΟΤΗΤΑΣ ΔΙΑΓΡΑΜΜΑΤΑ BODE

Κυκλώματα, Σήματα και Συστήματα

Τελεστικοί Ενισχυτές. Σπύρος Νικολαΐδης Αναπληρωτής Καθηγητής Τομέας Ηλεκτρονικής & ΗΥ Τμήμα Φυσικής

Συστήματα Αυτομάτου Ελέγχου 1 Ενότητα # 8: Αντίστροφος μετασχηματισμός Laplace Εφαρμογή σε απόκριση συστήματος: Σύστημα 1 ης τάξης

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

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα ΣΗΜΑΤΑ & ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ

Ο ΑΜΦΙΠΛΕΥΡΟΣ ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΣ Z

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

Filter Design - Part I. Νοέµβριος 2005 ΨΕΣ 1

ΣΕΙΡΕΣ ΚΑΙ ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΙ FOURIER. e ω. Το βασικό πρόβλημα στις σειρές Fourier είναι ο υπολογισμός των συντελεστών c

ΕΝΙΣΧΥΤΗΣ ΜΕ ΣΥΖΕΥΞΗ ΜΕΣΩ ΠΥΚΝΩΤΗ

1. Φίλτρα διέλευσης χαμηλών συχνοτήτων 2. Φίλτρα διέλευσης υψηλών συχνοτήτων 3. Ζωνοπερατά φίλτρα

Λύσεις θεμάτων εξεταστικής περιόδου Ιουνίου v 3 (t) - i 2 (t)

. Σήματα και Συστήματα

Transcript:

Τεχνολογικό Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Σερρών Τμήμα Πληροφορικής & Επικοινωνιών Σήματα και Συστήματα Δρ. Δημήτριος Ευσταθίου Επίκουρος Καθηγητής

Μετασχηματισμός Laplace Στοιχειωδών Συναρτήσεων

Πίνακας Ιδιοτήτων και Μετασχηματισμοί Laplace ΙΔΙΟΤΗΤΑ ΓΡΑΜΜΙΚΟΤΗΤΑ ΠΟΛΛΑΠΛΑΣΙΑΣΜΟ ΣΕΠΙe at ΠΟΛΛΑΠΛΑΣΙΑΣΜΟ ΣΕΠΙ-t ΜΕΤΑΤΟΠΙΣΗ ΣΤΟ ΧΡΟΝΟ ΚΑΤΑ C ΑΛΛΑΓΗ ΚΛΙΜΑΚΑΣ ΠΑΡΑΓΩΓΙΣΗ Ως ΠΡΟΣ ΤΟ ΧΡΟΝΟ ΟΛΟΚΛΗΡΩΣΗ ΠΡΟΣ ΤΟ ΧΡΟΝΟ ΣΥΝΕΛΙΞΗ ΠΕΡΙΟΔΙΚΟ ΣΗΜΑ ΘΕΩΡΗΜΑ ΑΡΧΙΚΗΣ ΤΙΜΗΣ ΘΕΩΡΙΜΑ ΤΕΛΙΚΗΣ ΤΙΜΗΣ ΣΧΕΣΗ L{ ax( t) } = ax ( s) () () { + } = ( ) + ( ) L x t y t X s Y s at { ( )} = ( ) L e x t X s a { ( )} = '( ) L t x t X s cs { ( )} = ( ) L x t c e X s { ( )} L x at 1 s = X a a L x t = sx s x () () ( 0 ) t { ( τ) τ } L x d = ( ) X s { () ( )} = ( ) ( ) L x t y t X s Y s 0 { ()} L x t s ( s) X T = 1 e st ( ) () = lim ( ) lim x t s X s t s + lim x t t + () = lim ( s X ( s) ) s 0 e e e ΣΗΜΑ ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΣ LAPLACE u() t 1 s () t δ 1 () u t at 1 s + a () v v! tu t v = 1,,... v 1 s + s ( ) ( ) s + a cos at u t bt ( ) ( ) a s + a sin at u t cos( at) u( t) sin ( at) u( t) s+ b ( ) s + b + a a bt s + b + a ( ) tcos( at) u( t ) ( s + a ) tsin ( at) u( t) sin cos te te bt bt ( at) u ( t) ( at) u ( t) cos( at) u ( t) sin ( at) u ( t) s a as ( s + a ) s + a ( + 4a ) s s a ( + 4a ) s s ( ) ( ) s + b a s+ b + a ( ) ( + b) a s s+ b + a

Άσκηση 1

Άσκηση 1 (συνέχεια)

Άσκηση 1 (συνέχεια)

Άσκηση 1 (συνέχεια) H() s 3s + 17s+ 47 3s + 17s+ 47 ( + )(( + ) + 5 ) ( + )( + 5 )( + + 5 ) = = s s s s j s j

Άσκηση 1 (συνέχεια) 3s + 17s+ 47 A B C H() s = = + + (1) ( s+ )( s+ 5 j)( s+ + 5 j) s+ ( s+ 5 j) ( s+ + 5 j) 3s + 17s+ 47 3s + 17s+ 47 3( ) + 17( ) + 47 1 34 + 47 5 s= ( s+ )( s+ 5 j)( s+ + 5 j) s= ( s+ ) + 5 s= ( + ) + 5 5 5 A= ( s+ ) H( s) = ( s+ ) = = = = = 1() 3s + 17s+ 47 3( + 5 j) + 17( + 5 j) + 47 B = ( s+ 5 jhs ) ( ) s= + 5j= ( s+ 5 j) = = ( s+ )( s+ 5 j )( s+ + 5 j ) ( + 5 j+ )( + 5 j+ + 5 j ) s= 5j s= + 5j 3(4 0 j 5) 34 + 85 j+ 47 63 60 j 34 + 85 j+ 47 50 + 5 j = = = = 1 0.5 j (3 a) 5j 10j 50 50 C = ( s+ + 5 j) H( s) 3s + 17s+ 47 3( 5 j) + 17( 5 j) + 47 = ( s+ + 5 j) = = ( s+ )( s+ 5 j )( s+ + 5 j ) ( 5 j+ )( 5 j+ 5 j ) s= 5j s= 5j 3(4 + 0 j 5) 34 85 j+ 47 63+ 60 j 34 85 j+ 47 50 5 j = = = = 1+ 0.5 j (3 b) 5 j ( 10 j) 50 50 ( ) H s 1 1 0.5 j 1+ 0.5 j 1 (1 05 j)( s+ + 5 j) + (1+ 0.5 j)( s+ 0.5 j) = + + = + = s+ s+ 5j s+ + 5j s+ ( s+ + 5 j)( s+ 5 j) 1 s+ + 5 j 0.5 j 0.5 js j+.5 + + 5 j+ 0.5 js+ j+.5 1 s+ 9 = + = + s+ ( s+ ) + 5 s+ ( s+ ) + 5 (4) Τον αριθμητή του δεύτερου κλάσματος τον διαμορφώνουμε ώστε να εμφανίζεται τοs στην μορφή της ποσότητας s+ δηλαδή s+ 9= s+ 4+ 5= ( s+ ) + 5

Άσκηση 1 (συνέχεια)

Άσκηση (συνέχεια)

ΦΙΛΤΡΑ

Φίλτρα Το φίλτρο είναι ένα σύστημα του οποίου η απόκριση συχνότητας παίρνει σημαντικές τιμές μόνο για συγκεκριμένες ζώνες του άξονα συχνοτήτων. Στο παρακάτω σχήμα δείχνουμε την απόκριση συχνότητας Α(ω) ενός χαμηλοδιαβατού και ενός υψηλοδιαβατού φίλτρου. Κάθε φίλτρο έχει εύρος ζώνης που καθορίζεται από τα σημεία αποκοπής. Αυτά τα σημεία καθορίζονται από τις συχνότητες ω c στις οποίες η Α(ω) είναι κλάσμα της μέγιστης τιμής της Α(ω) (συνήθως χρησιμοποιούνται τα σημεία ήμισυς ισχύος, δηλ. όπου A( ω) = max A( ω)/

Φίλτρα Το εύρος ζώνης Β ενός χαμηλοδιαβατού φίλτρου ισούται με τη συχνότητα αποκοπής ω c. Το εύρος ζώνης ενός ζωνοδιαβατού φίλτρου είναι η απόσταση Β=ω α -ω β μεταξύ των σημείων αποκοπής. Το σημείο ω 0 που βρίσκεται στο μέσο του διαστήματος (ω α, ω β ) είναι η κεντρική συχνότητα του φίλτρου. Ένα ζωνοδιαβατό φίλτρο καλείται φίλτρο στενής-ζώνης αν Β<<ω 0. Η απόκριση συχνότητας H(jω) ενός φίλτρου επιλέγεται έτσι ώστε να προσεγγίζει τις προδιαγραφές που έχουν επιλεγεί κατά τη σχεδίαση (διακεκομμένες γραμμές στο παρακάτω σχήμα). Το πρόβλημα της προσέγγισης εκφράζεται ως προς το πλάτος Α(ω) της H(jω).

Φίλτρα Για να υλοποιήσουμε ένα φίλτρο, πρέπει να ξέρουμε τη συνάρτηση του συστήματος H(s) στο πεδίο της μιγαδικής συχνότητας (μετασχηματισμός Laplace). Η συνάρτηση του συστήματος μπορεί να εκφρασθεί ως προς πλάτος Α(ω). Παρακάτω αναπτύσσουμε διάφορα απλά φίλτρα, τα οποία πραγματοποιούνται με κανονικοποιημένες συχνότητες και ωμικά φορτία του 1 Ohm.

Χαμηλοπερατά Φίλτρα Στο σχήμα παρουσιάζεται ένα χαμηλοπερατό φίλτρο με ένα πόλο που υλοποιείται ως συνάρτηση μεταφοράς σύνθετης αντίστασης ή σύνθετης αγωγιμότητας. Όπως βλέπουμε από το σχήμα, η απόκριση συχνότητας εξασθενίζει σταδιακά. Για να αυξήσουμε το ρυθμό αποκοπής πρέπει να χρησιμοποιήσουμε υψηλότερης τάξης συστήματα (με περισσότερους πόλους). 1 H() s = s + a

Χαμηλοπερατά Φίλτρα δευτέρου βαθμού Στο παρακάτω σχήμα παρουσιάζεται ένα φίλτρο δευτέρου βαθμού (δηλαδή το φίλτρο έχει δύο πόλους). H() s = s ω r + as+ ωr με μιγαδικούς πόλους A( ω) = ω r ( r ) s = a± jβ α + β = ω ω ω + 4a ω 1,, r

Χαμηλοπερατά Φίλτρα δευτέρου βαθμού ΗμορφήτηςΑ(ω) εξαρτάται από την τιμή του λόγου β/α. Οι δύο καμπύλες στο σχήμα επιτυγχάνονται θέτοντας β=α και β=α αντίστοιχα. Στη δεύτερη περίπτωση η εξασθένηση εξωτερικά της ζώνης του φίλτρου είναι μεγαλύτερη, ενώ υπάρχει υπέρβαση (overshoot) στη ζώνη διέλευσης συχνοτήτων, και το μέγιστο της για ω = ω = β + = m a a 3

Χαμηλοπερατά Φίλτρα υψηλής τάξης Παρακάτω θ' ασχοληθούμε με το σχεδιασμό φίλτρων υψηλότερης τάξης, περιορίζοντας την μελέτη μας σε δύο κοινούς τύπους: Ένα φίλτρο Butterworth τάξης n είναι ένα σύστημα με απόκριση συχνότητας A( ω) = 1 1+ ω Αυτή η απόκριση πλησιάζει ένα ιδανικό χαμηλοπερατό φίλτρο με συχνότητα αποκοπής ω c =1 γιατί n A( ω) n 1 ω < 1 0 ω > 1 Η απόκριση ενός φίλτρου Butterworth είναι "επίπεδη" κοντά στην περιοχή του ω=0. Όμως ο ρυθμός αποκοπής δεν είναι ικανοποιητικός.

Χαμηλοπερατά Φίλτρα υψηλής τάξης Ένα φίλτρο Chebycheff τάξης n είναι φίλτρο με απόκριση συχνότητας όπου ΗσυνάρτησηC n (ω) είναι πολυώνυμο (Chebycheff) ως προς ω γιατί η cos(nx) μπορεί να εκφρασθεί ως πολυώνυμο ως προς cosx. Πράγματι έχουμε: Επομένως

Χαμηλοπερατά Φίλτρα υψηλής τάξης Από την έχουμε ότι ένα πολυώνυμο Chebycheff C n (ω) ταλαντώνεται μεταξύ 1 και -1 καθώς το ω αυξάνεται από 0 σε 1. Αυτό αποδεικνύει ότι η Α(ω) έχει την ισοκυμματική (equiripple) ιδιότητα στη ζώνη του φίλτρου, δηλαδή ταλαντώνεται μεταξύ του 1 (μεγίστου) και της ελαχίστου τιμής 1 1+ ε όπως φαίνεται στο σχήμα

Χαμηλοπερατά Φίλτρα υψηλής τάξης Το πλάτος της κυμάτωση ισούται με 1 1 1+ ε και ελαττώνεται, καθώς μειώνεται το ε. Ανάμεσα στα άλλα φίλτρα της ίδιας τάξης και της ίδιας κυμάτωσης, έχει το μεγαλύτερο ρυθμό αποκοπής. Για παράδειγμα η κλίση της Α(ω) στο σημείο αποκοπής ω C =1 είναι μεγίστη.

Χαμηλοπερατά Φίλτρα υψηλής τάξης Το παραπάνω σχήμα δείχνει την απόκριση φίλτρου τάξης n=3 και ε=9/16 Στηζώνηδιέλευσης(0,1) η Α(ω) κυμαίνεται μεταξύ του μέγιστου Α(0)=1 και του ελαχίστου A(1) = 1 1 + ε = 0,8

Χαμηλοπερατά Φίλτρα υψηλής τάξης Η αντίστοιχη συνάρτηση του συστήματος είναι Οι πόλοι της s 1 =-0,374 και s,3 =-0,187 ± j 0,95 βρίσκονται πάνω σε μία έλλειψη όπως στο σχήμα της προηγούμενης διαφάνειας Στο ίδιο σχήμα επίσης δείχνουμε και την απόκριση ενός φίλτρου Butterworth της ίδιας τάξης. Η συνάρτηση του συστήματος δίνεται από καιοιπόλοιs 1 =-1 και s,3 =-0,5(1 ±j 3 ) βρίσκονται πάνω στο μοναδιαίο κύκλο.