Μετασχηµατισµός αναλογικών φίλτρων σε ψηφιακά

Σχετικά έγγραφα
Μετασχηµατισµός αναλογικών φίλτρων σε ψηφιακά

Μετασχηµατισµός αναλογικών φίλτρων σε ψηφιακά

Μετασχηματισμός αναλογικών φίλτρων σε ψηφιακά

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

, του συστήµατος. αλλιώς έχουµε. 10π 15π

Περιγραφή Συστηµάτων. στο Επίπεδο z. Πόλοι και Μηδενισµοί Συνάρτησης Μεταφοράς. Νοέµβριος 2005 ΨΕΣ 1

ΚΕΦ.6 Σχεδιασµός FIR φίλτρων Λύσεις των ασκήσεων

z έχει µετασχ-z : X(z)= 2z 2

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

ΕΞΕΤΑΣΤΙΚΗ ΠΕΡΙΟΔΟΣ ΙΑΝΟΥΑΡΙΟΥ 2014 ΛΥΣΕΙΣ ΤΩΝ ΘΕΜΑΤΩΝ

Εισαγωγή στη Θεωρία Σημάτων και Συστημάτων

Σεραφείµ Καραµπογιάς. Ο µετασχηµατισµός Fourier παρέχει τη δυνατότητα µετάβασης από το πεδίο του χρόνου στο πεδίοσυχνότητας.

ΣΕΙΡΕΣ FOURIER. ο µετασχηµατισµός αυτός δίνεται από την σχέση x = ). Έτσι, χωρίς βλάβη της γενικότητας,

ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΑΝΟΙΚΤΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 9 Η ηµιτονοειδής συνάρτηση

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

Σχεδιασµός IIR φίλτρων - Λύσεις των Ασκήσεων

ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΑΝΟΙΚΤΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ

Μερικές Διαφορικές Εξισώσεις

είναι γραµµικώς ανεξάρτητοι, αποτελούν βάση του υποχώρου των πινάκων Β άρα η διάστασή του είναι 2. και 2

ΣΗΜΑΤΩΝ ΨΗΦΙΑΚΗ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ. Σύστηµα Επεξεργασίας Σηµάτων. Ανακατασκευής. Ανακατασκευής. Φίλτρο. Επεξεργαστής. Ψηφιακός. Σύστηµα.

ΜΙΓΑΔΙΚΟΣ ΛΟΓΙΣΜΟΣ ΚΑΙ ΟΛΟΚΛ. ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΙ ΓΡΑΠΤΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ ΙΟΥΝΙΟΥ 2010 ΛΥΣΕΙΣ ΤΩΝ ΘΕΜΑΤΩΝ

ΘΕΜΑΤΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ. ΛΟΓΙΣΜΟΣ Ι - ΓΡΑΜΜΙΚΗ ΑΛΓΕΒΡΑ Ι ΑΣΚΩΝ : Χρήστος Βοζίκης

ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΑΝΟΙΚΤΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ

Σχεδιασµός IIR φίλτρων

ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΑΝΟΙΚΤΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ

ΜΔΕ Άσκηση 6 Α. Τόγκας

[1] ΕΞΕΤΑΣΤΙΚΗ ΠΕΡΙΟΔΟΣ ΣΕΠΤΕΜΒΡΙΟΥ 2012 ΛΥΣΕΙΣ ΤΩΝ ΘΕΜΑΤΩΝ. z : Παρατηρούμε ότι sin

, x > 0. Β) να µελετηθεί η µονοτονία και τα ακρότατα της f. Γ) να δείξετε ότι η C f είναι κυρτή και ότι δεν υπάρχουν τρία συνευθειακά σηµεία

ΒΑΣΙΚΑ ΟΡΙΑ. ,δηλαδή ορίζεται τουλάχιστον σ ένα από τα σύνολα (α, x. lim. lim g(x) , λ σταθερά lim g(x) (ισχύει και για περισσότερες από 2

3-Απρ-2009 ΗΜΥ Φίλτρα απόκρισης άπειρου παλμού (IIR)

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 8 Μιγαδικοί αριθµοί

ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ ΕΡΩΤΗΣΕΩΝ. ii) Στις τρεις διαστάσεις, η ισχύς κατανέµεται σε σφαιρικές επιφάνειες, οπότε θα ισχύει: απ όπου προκύπτει για την ένταση Ι: 1

08.2 Αναπαράσταση περιοδικών ακολουθιών µε ιακριτές Σειρές Fourier

Περιεχόμενα. Πρόλογος Κεφάλαιο 1 Βασικές έννοιες Κεφάλαιο 2 Ταξινόμηση των διαφορικών εξισώσεων πρώτης τάξης... 20

Ελευθέριος Πρωτοπαπάς ΑΛΓΕΒΡΑ Β ΓΕΝΙΚΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙ ΕΙΑΣ ΣΥΝ ΥΑΣΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ

ΠΑΡΑ ΕΙΓΜΑΤΑ ΑΝΑΠΤΥΞΕΩΣ ΠΕΡΙΟ ΙΚΩΝ ΣΗΜΑΤΩΝ ΣΕ ΣΕΙΡΑ FOURIER

Απόδειξη Αποδεικνύουμε το θεώρημα στην περίπτωση που είναι f (x) 0.

ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΣΠΟΥ ΩΝ ΣΤΗΝ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ Ι (ΘΕ ΠΛΗ 12)

Filter Design - Part I. Νοέµβριος 2005 ΨΕΣ 1

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΗΜΟΚΡΑΤΙΑ ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΑΝΟΙKΤΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ

ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΣΠΟΥ ΩΝ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ ΠΛΗ 12: ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ ΓΙΑ ΤΗ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ Ι ΛΥΣΕΙΣ 4 ης ΓΡΑΠΤΗΣ ΕΡΓΑΣΙΑΣ. 1 (γ) lim. 1/ x

Το θεώρηµα Αλλαγής µεταβλητής και οι µετασχηµατισµοί συντεταγµένων

Σχεδιασµός IIR Φίλτρων Φίλτρα «άπειρης» κρουστικής απόκρισης IIR - Infinite impulse response filters

Αλλαγή µεταβλητής στο τριπλό ολοκλήρωµα ( ) Β R Jordan µετρήσιµα υποσύνολα του U. R, ανοικτό µε. y y y συµβολίζει την ορίζουσα του πίνακα Jacobi

Κεφάλαιο 7. Εισαγωγή στην Ανάλυση Fourier.

ΘΕΜΑ 1. θ (0, ). 4 α) Να δείξετε ότι οι ρίζες της εξίσωσης αυτής είναι μη πραγματικοί αριθμοί. β) Έστω z,z. Δ = 4εφ θ 4= 4(εφ θ 1) < 0 γιατί π

ΕΞΕΤΑΣΤΙΚΗ ΠΕΡΙΟΔΟΣ ΙΑΝΟΥΑΡΙΟΥ 2014 ΛΥΣΕΙΣ ΤΩΝ ΘΕΜΑΤΩΝ. β) Το πραγματικό και το φανταστικό μέρος της f1( z ) γράφονται. Οι πρώτες μερικές παράγωγοι

Τριγωνοµετρικές εξισώσεις - Εσωτερικό γινόµενο διανυσµάτων

Επαναληπτικό Διαγώνισμα Άλγεβρας Β Λυκείου

Α. ΣΚΟΔΡΑΣ ΨΗΦΙΑΚΟΣ ΕΛΕΓΧΟΣ ΔΙΑΛΕΞΗ 6 ΔΙΑΦΑΝΕΙΑ 1

γραφική παράσταση της συνάρτησης f, τον άξονα x x και τις ευθείες x = 1 και x = 2. lim lim (x 3) ) = 9α οπότε: (1 e ) (x 3) (1 e )(x 3) (x 3)

ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΑΝΟΙΚΤΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ

Τριγωνομετρικές συναρτήσεις Τριγωνομετρικές εξισώσεις

Αναλογικά φίλτρα. Τα IIR φίλτρα μπορούν εύκολα να σχεδιασθούν αρχίζοντας από ένα αναλογικό φίλτρο και

3.4 ΟΙ ΤΡΙΓΩΝΟΜΕΤΡΙΚΕΣ ΣΥΝΑΡΤΗΣΕΙΣ

Εργασία 1 η & Λύσεις 2009/10 Θεματική Ενότητα ΦΥΕ14 " ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΙΣ ΦΥΣΙΚΕΣ ΕΠΙΣΤΗΜΕΣ "

Αλλαγή µεταβλητής στο τριπλό ολοκλήρωµα ( ) Β R Jordan µετρήσιµα υποσύνολα του U. R, ανοικτό µε. y y y συµβολίζει την ορίζουσα του πίνακα Jacobi

F = y n cos xˆx + sin xŷ. W OABO = F d r. ds + sin(x)dy ds. dy ds = 1 π. ) n 1 cos(s) + sin(s)ds. dy ds = 0. ds = 1 &

Ελευθέριος Πρωτοπαπάς. Εκφωνήσεις και λύσεις των ασκήσεων της Τράπεζας Θεμάτων στην Άλγεβρα Β Γενικού Λυκείου

ΠΑΓΚΥΠΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ 2017

ΑΛΓΕΒΡΑ Β ΛΥΚΕΙΟΥ - ΠΑΡΑΤΗΡΗΣΕΙΣ ΚΑΙ ΜΕΘΟΔΕΥΣΕΙΣ ΤΡΙΓΩΝΟΜΕΤΡΙΚΟΙ ΑΡΙΘΜΟΙ

ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΤΟΥ ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΥ FOURIER

xsin ydxdy (α) Εάν το χωρίο R είναι φραγμένο αριστερά και δεξιά από τις ευθείες x=α και x=β και από πάνω και κάτω από τις καμπύλες dr = dxdy

Δ Ι Π Λ Α Ο Λ Ο Κ Λ Η Ρ Ω Μ Α Τ Α

Kεφάλαιο 7 Σχεδιασμός IIR Φίλτρων

Ψηφιακή Επεξεργασία Σημάτων

ΕΑΠ ΣΠΟΥ ΕΣ ΣΤΗΝ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ Θ.Ε. ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ ΓΙΑ ΤΗΝ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ Ι (ΠΛΗ-12)

f(x)=f(x+λ), Τότε η συνάρτηση καλείται περιοδική, ο δε ελάχιστος αριθμός λ για τον οποίο ισχύει η παραπάνω σχέση καλείται αρχική περίοδος της f.

ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΑΝΟΙΚΤΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ

ΛΥΣΕΙΣ ΤΩΝ ΘΕΜΑΤΩΝ ΠΡΟΣΟΣΜΟΙΩΣΗΣ 1, 23/03/2018 ΘΕΜΑ Α

ΑΝΑΠΤΥΓΜA ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΣ FOURIER ΔΙΑΚΡΙΤΩΝ ΣΗΜΑΤΩΝ

ΤΡΑΠΕΖΑ ΘΕΜΑΤΩΝ. Άλγεβρας Β τάξης Γενικού Λυκείου 2o Θέμα. Εκφωνήσεις Λύσεις των θεμάτων. Έκδοση 1 η (26/11/2014)

ΣΥΝΘΕΣΗ ΤΑΛΑΝΤΩΣΕΩΝ -ΑΡΜΟΝΙΚΟ ΚΥΜΑ-ΣΤΑΣΙΜΟ

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΗ ΕΤΑΙΡΕΙΑ ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ 2006 ΘΕΜΑ 12. = e dt. Να αποδείξετε ότι: ΛΥΣΗ

ΤΡΑΠΕΖΑ ΘΕΜΑΤΩΝ. Άλγεβρας Β τάξης Γενικού Λυκείου 2o Θέμα. Εκφωνήσεις Λύσεις των θεμάτων. Έκδοση 2 η (2/12/2014)

( f ) ( T) ( g) ( H)

ΘΕΜΑ Ο Μιγαδικοί 5 Έστω w i w wi, όου w i,, R α. Να ρεθούν τα Rw και Im w. Να ρεθεί ο γεωμετρικός τόος των σημείων Μw στο μιγαδικό είεδο γ. Να ρεθεί τ

ÈÅÌÁÔÁ 2008 ÏÅÖÅ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ. ΘΕΜΑ 1 ο. ΘΕΜΑ 2 ο Γ' ΛΥΚΕΙΟΥ ΘΕΤΙΚΗ & ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗ

Μία σύντομη εισαγωγή στην Τριγωνομετρία με Ενδεικτικές Ασκήσεις

Physics by Chris Simopoulos

ΑΝΑΠΤΥΓΜA -ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΣ FOURIER ΑΝΑΛΟΓΙΚΩΝ ΣΗΜΑΤΩΝ

Μοντελοποίηση, Ανάλυση και Σχεδιασμός Στοχαστικών Συστημάτων

Πανελλαδικές Εξετάσεις 2017

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

[f(x)] [f(x)] [f (x)] (x 2 + 2) x 2-2 x 2.

Προτεινόμενα θέματα Πανελλαδικών εξετάσεων. Μαθηματικά Θετικής και Τεχνολογικής Κατεύθυνσης ΕΛΛΗΝΟΕΚΔΟΤΙΚΗ

ΑΛΓΕΒΡΑ B ΛΥΚΕΙΟΥ. Γενικής Παιδείας ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ ΛΥΣΕΙΣ ΣΧΟΛΙΚΟΥ ΒΙΒΛΙΟΥ

Physics by Chris Simopoulos

Πανεπιστήμιο Αθηνών Τμήμα Φυσικής. Σημειώσεις ΙI: Η Εξίσωση Schrödinger για σωμάτιο σε κεντρικό δυναμικό.

1.2 Βασικές Τριγωνομετρικές Εξισώσεις

ΤΡΙΤΗ, 30 ΜΑΪΟΥ 2000 ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ

ΨΗΦΙΑΚΗ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ ΣΗΜΑΤΟΣ

4. ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΤΟΥ ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΥ FOURIER

1 εφ x dx. 1 ν 1. συνx. 2 + ln1 = - ln 2. J 3-2 = 1 2 J 1 = ln 2 2, οπότε. x lnx 2 x, x > 0.

Έντυπο Yποβολής Αξιολόγησης ΓΕ

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

ΘΕΜΑ Α. Α1. Θεωρία Θεώρημα σελ. 145 σχολικού βιβλίου. Α2. Θεωρία Ορισμός σελ. 15 σχολικού βιβλίου

ΛΟΓΙΣΜΟΣ ΕΝΟΤΗΤΑ 12: ΑΣΥΜΠΤΩΤΕΣ - ΚΑΝΟΝΕΣ DE L HOSPITAL - ΜΕΛΕΤΗ ΣΥΝΑΡΤΗΣΗΣ

1 η δεκάδα θεµάτων επανάληψης

Transcript:

Μετασχηµατισµός αναλογικών φίλτρν σε ψηφιακά Η κλασική µέθοδος για το σχεδιασµό ψηφιακών φίλτρν βασίζεται στο µετασχηµατισµό ενός αναλογικού φίλτρου σε ψηφιακό το οοίο να ληροί ορισµένες ροδιαγραφές N M b X Y τ τ τ d h x y N M d X Y n h x n y M N d x d d d y d M N n x b n y Οι σχέσεις ου εριγράφουν ένα αναλογικό φίλτρο είναι Οι σχέσεις ου εριγράφουν ένα ψηφιακό φίλτρο είναι Αντικειµενικός σκοός κατά το µετασχηµατισµό του αναλογικού φίλτρου σε ψηφιακό φίλτροείναιουολογισµόςτης ήτης hn αότα α ή h α µετέτοιοτρόοώστεοι βασικέςροδιαγραφέςτου α j ναδιατηρούνταικαιστοφάσµα e j. Σεραφείµ Καραµογιάς

Μέθοδος Αµετάβλητης Κρουστικής Αόκρισης Στη µέθοδο αυτή η κρουστική αόκριση του ρος σχεδίαση ψηφιακού φίλτρου αοτελείται αό τα δείγµατα της κρουστικής αόκρισης του αναλογικού φίλτρου h n h n h, n n,,, όου Τ είναι η ερίοδος δειγµατοληψίας. Στη δειγµατοληψία αυτή η αναλογική και η ψηφιακή συχνότητα ικανοοιούν την j ή e Η αεικόνιση τν σηµείν αό το -είεδο στο -είεδο γίνεται µέσ της σχέσης Η συνάρτηση µεταφοράς του ψηφιακού φίλτρου, σχετίζεται µε την αντίστοιχη συνάρτηση του αναλογικού φίλτρου µε τη γνστή αό τη δειγµατοληψία και ανακατασκευή αναλογικών σηµάτν σχέση e e j j Impule invrine rnformion Σεραφείµ Καραµογιάς Μετασχηµατισµός αναλογικών φίλτρν σε ψηφιακά -

τότε η αόκριση συχνότητας του ψηφιακού φίλτρου είναι ανάλογη µε αυτή του αναλογικού h j e j, για Σεραφείµ Καραµογιάς Η αόκριση συχνότητας του ψηφιακού φίλτρου σχετίζεται µε την αντίστοιχη συνάρτηση του αναλογικού φίλτρου µε τη σχέση e j Γιατηνερίτσηγιατηνοοίαισχύειότι / j j j j για j j h hn j j e j j j j n 4 6 8 Γραφική αεικόνιση της µεθόδου της αµετάβλητης κρουστικής αόκρισης Μετασχηµατισµός αναλογικών φίλτρν σε ψηφιακά -

Η αόκριση συχνότητας του ψηφιακού φίλτρου σχετίζεται µε την αντίστοιχη συνάρτηση του αναλογικού φίλτρου µε τη σχέση Για την ερίτση κατά την οοία e j τότε θα αρουσιαστεί το φαινόµενο του ανεαρκούς ρυθµού δειγµατοληψίας liing. j j j j για Σεραφείµ Καραµογιάς h j j h hn j j e j j j j 4 6 8 n Γραφική αεικόνιση τν αοτελεσµάτν της αλλοίσης στη µέθοδο αµετάβλητης κρουστικής αόκρισης Μετασχηµατισµός αναλογικών φίλτρν σε ψηφιακά -4

Σεραφείµ Καραµογιάς Οµετασχηµατισµός e µετασχηµατίζειτιςηµιλουρίδεςάχους /Ττου -ειέδουστοεστερικό του µοναδιαίου κύκλου του -ειέδου j σ Im Μοναδιαίος κύκλος Re j Im Re σ Τελικάοµετασχηµατισµός e µετασχηµατίζειτιςλουρίδεςάχους /Ττου -ειέδουσεολόκληρο το -ειέδου. Συµεραίνεταιότιοµετασχηµατισµός e δενείναιαµφιµονοσήµαντος. Εειδή το αριστερό ηµιείεδο του -ειέδου µετασχηµατίζεται στο εστερικό του του -ειέδου οι ιδιότητες της αιτιότητας και της ευστάθειας του αναλογικού φίλτρου διατηρούνται και στο αντίστοιχο ψηφιακό φίλτρο. Θα ρέει να τονιστεί ότι η αντιστοιχία e ισχύει µόνο για αλούς όλους και δεν ισχύειγιαµηδενικάήγιασύνθετουςόλους. Μετασχηµατισµός αναλογικών φίλτρν σε ψηφιακά -5

ιαδικασία Σχεδίασης Σεραφείµ Καραµογιάς ίνονται οι ροδιαγραφές του χαµηλοερατού ψηφιακού φίλτρου p,, R p και Α και θέλουµε να ροσδιορίσουµε την αφού ρώτα σχεδιάσουµε ένα ισοδύναµο αναλογικό φίλτρο και στη συνέχεια αεικονίσουµε αυτό στο ψηφιακό φίλτρο. Ειλέγεται η συχνότητα δειγµατοληψίας και υολογίζονται οι αναλογικές συχνότητες p P Σχεδιάζεταιένααναλογικόφίλτρο α µεροδιαγραφές p,, R p καια. Αυτόγίνεται σχεδιάζονταςείτεέναφίλτρο Bueworhείτεέναφίλτρο Chebyhev. Ανατύσουµετην α σεάθροισµααλώνκλασµάτν. R p N 4 Μετασχηµατίζουµε τους αναλογικούς όλους {p } σε ψηφιακούς όλους { e ροσδιορίζουµε το ψηφιακό φίλτρο N e R p [R,p,] reidued,; p } και p expp*; [b,] reiduer,p,; Μετασχηµατισµός αναλογικών φίλτρν σε ψηφιακά -6

Παράδειγµα Να µετασχηµατιστεί το αναλογικό φίλτρο µε συνάρτηση µεταφοράς 5 6 σε ψηφιακό φίλτρο χρησιµοοιώντας τη µέθοδο της αµετάβλητης κρουστικής αόκρισης στην οοίατ, Λύση: Η συνάρτηση µεταφοράς του αναλογικού φίλτρου αναλύεται σε αλά κλάσµατα e 5 6 Υάρχουνδύοόλοιοι p - και p - έτσιέχουµετησυνάρτησηµεταφοράςτουψηφιακού φίλτρουαντικαθιστώντας τους αναλογικούς όλους p και p σε ψηφιακούς όλους e - και e -. e,8966,5595,665 Σεραφείµ Καραµογιάς Μετασχηµατισµός αναλογικών φίλτρν σε ψηφιακά -7

Άσκηση ίνεται το αναλογικό φίλτρο του σχήµατος. Να βρεθεί η συνάρτηση µεταφοράς του. Με τη µέθοδοςαµετάβλητηςκρουστικήςαόκρισηςναυολογιστείτοαντίστοιχοψηφιακό φίλτρο. Να ροσδιορισθεί ηεξίσσηδιαφορών και γίνειηυλοοίησήτουσεάµεσηµορφήι. Να γίνουν οι γραφικές αραστάσεις του µέτρου της αόκρισης συχνότητας του αναλογικού και του ψηφιακού φίλτρου. Σεραφείµ Καραµογιάς R i υ in C υ o Λύση: Η συνάρτηση µεταφοράς του αναλογικού φίλτρου είναι Η συνάρτηση µεταφοράς του ψηφιακού φίλτρου είναι Η εξίσση διαφορών του ψηφιακού φίλτρου είναι y e n e y n x n x n b e y n Η υλοοίησή του ψηφιακού φίλτρου σε άµεση µορφή Ι. Μετασχηµατισµός αναλογικών φίλτρν σε ψηφιακά -8

Σεραφείµ Καραµογιάς funion [b,] imp_invrd,, % Μέθοδος αµετάβλητης κρουστικής αόκρισης % b Πολυώνυµο αριθµητή σε ^- του ψηφιακού φίλτρου % Πολυώνυµο αρανοµαστή σε ^- του ψηφιακού φίλτρου % Πολυώνυµο αρανοµαστή σε του αναλογικού φίλτρου % d Πολυώνυµο αριθµητή σε του αναλογικού φίλτρου % Παράµετροςδειγµατοληψίας µετασχηµατισµού % [R,p,] reidued,; p expp*; [b,] reiduer,p,; b relb'; rel'; Μετασχηµατισµός αναλογικών φίλτρν σε ψηφιακά -9

Σεραφείµ Καραµογιάς j d [ ]; [ ]; wmx *pi; w [::]*wmx/; freq,d,w; mg b.^; ; [R,p,] reidue,d; p expp*; [b,] reiduer,p,; b relb'; rel'; j e [,w] FREQZb,,'whole'; mg b.^; e.5 4 5 6 7 Μετασχηµατισµός αναλογικών φίλτρν σε ψηφιακά -

Σεραφείµ Καραµογιάς h h in W in W W, W W, > W m e rd e h n h n h n 8 6 4 4 6 8 n rd e h h h n in n n, >, m e rd e Σχεδίαση ψηφιακών φίλτρν άειρης κρουστικής αόκρισης -

Σεραφείµ Καραµογιάς h h in W in W W, W W, > W m e rd e h n h n h n 4 n rd e h h h n in n n, >, m e rd e Σχεδίαση ψηφιακών φίλτρν άειρης κρουστικής αόκρισης -

Σεραφείµ Καραµογιάς Μέθοδος ιγραµµικού Μετασχηµατισµού Biliner rnformion Η µέθοδος της αµετάβλητης κρουστικής αόκρισης για τη σχεδίαση IIR είναι κατάλληλη για βαθυερατά και ορισµένα ζνοερατά ψηφιακά φίλτρα. Η µέθοδος του διγραµµικού µετασχηµατισµού δεν θέτει τέτοιους εριορισµούς Αό τη συνάρτηση µεταφοράς α του αναλογικού φίλτρου υολογίζουµε τη συνάρτηση µεταφοράς του ψηφιακού φίλτρου αντικαθιστώντας το µε ή Ησχέσηαυτήµορείναγραφείκαις Παρατηρούµεότιητελευταίασχέσηείναιγραµµικήςρος καιςρος ήδιγραµµικής ρος και. Μετασχηµατισµός αναλογικών φίλτρν σε ψηφιακά -

Σεραφείµ Καραµογιάς Ειδικότερα, στη µέθοδο αυτή θα ροσαθήσουµε να υολογίζουµε ένα ψηφιακό φίλτρο του οοίου η συµεριφορά στο εδίο του χρόνου θα ροσεγγίζει αυτή του αναλογικού. Θερούµε το αναλογικό φίλτρο ρώτης τάξης ου εριγράφεται αό τη διαφορική εξίσση και έχει συνάρτηση µεταφοράς Αό την ροφανή ταυτότητα dy y d x d y y y τ dτ y n n y τ dτ n y d µεαντικατάσταση nκαι n όουτείναιηερίοδοςδειγµατοληψίαςέχουµε n Προσεγγίζοντας το ολοκλήρµα µε τη µέθοδο του τραεζίου έχουµε y n y n dy d dy d n n θέτοντας yn y α n και xn x α n καιχρησιµοοιώνταςτηνδιαφορικήεξίσσηέχουµε y n y n n d y n y n x n x Μετασχηµατισµός αναλογικών φίλτρν σε ψηφιακά -4

αίρνοντας το µετασχηµατισµό- και στα δύο µέλη και λύνοντας ς ρος έχουµε d X Y ΣτοίδιοαοτέλεσµακαταλήγουµεκαιστηνερίτσηόουηδιαφορικήεξίσσηείναιΝ-στηςτάξης. Παρατηρούµε ότι ο µετασχηµατισµός είναι αντιστρετός _ Συγκρίνονταςτηνέκφρασητης µετηναντίστοιχητης α αρατηρούµε d Σεραφείµ Καραµογιάς -5 Μετασχηµατισµός αναλογικών φίλτρν σε ψηφιακά

Χαρακτηριστικά του ιγραµµικού Μετασχηµατισµού σ σ o in o r r r j r r r e r e r j j j e r j Η σχέση αεικόνισης γράφεται ς Το αριστερό ηµιείεδο του αεικονίζεται στο εστερικό του µοναδιαίου κύκλου στο είεδο-. Εάν r <, τότεσ< j σ Το δεξιό ηµιείεδο του αεικονίζεται στο εξτερικό του µοναδιαίου κύκλου στο είεδο-. Εάν r >, τότεσ> Είσης ο µετασχηµατισµός αεικονίζει το φανταστικό άξονα του ειέδου- στο µοναδιαίο κύκλοτουειέδου-. Εάν r, τότεσ. Σεραφείµ Καραµογιάς -6 Μετασχηµατισµός αναλογικών φίλτρν σε ψηφιακά

Σεραφείµ Καραµογιάς Παρατηρούµε ότι η ευστάθεια διατηρείται, δηλαδή αό ένα ευσταθές αναλογικό φίλτρο αίρνουµεέναευσταθέςψηφιακόφίλτρο. Αν βρίσκεταιστοµοναδιαίοκύκλοτότε σ καιοισυχνότητεςκαισυνδέονταιµε τη σχέση n n Μη γραµµική σχέση µεταξύ της αναλογικής και ψηφιακής συχνότητας στο διγραµµικό µετασχηµατισµό Παρατηρούµε ότι όλη η εριοχή συχνοτήτν αεικονίζεται µόνο µία φορά στην εριοχή. Είναι λοιόν για µία ένα-ρος-ένα αεικόνιση. Μετασχηµατισµός αναλογικών φίλτρν σε ψηφιακά -7

Σεραφείµ Καραµογιάς Η αεικόνιση είναι µη γραµµική. Παρατηρείται, δηλαδή, µία αραµόρφση ή στρέβλση τν συχνοτήτν, εξαιτίας της µη γραµµικότητας της συνάρτησης της εφατοµένης, η οοία ρέει να λαµβάνεται υόψη κατά την σχεδίαση. rn p e j j p p n p n p Μετασχηµατισµός αναλογικών φίλτρν σε ψηφιακά -8

Παράδειγµα Να µετασχηµατιστεί το αναλογικό φίλτρο µε συνάρτηση µεταφοράς 6 5 σε ψηφιακό φίλτρο χρησιµοοιώντας τη µέθοδο του διγραµµικού µετασχηµατισµού αόκρισης στην οοία Τ. Λύση: Η συνάρτηση µεταφοράς του ψηφιακού φίλτρου βρίσκεται ς,,5,,5 4 και µετά αό τις ράξεις έχουµε Στο ΜALAB υάρχει η συνάρτηση η οοία ραγµατοοιεί το αραάν µετασχηµατισµό F d,, biliner ] [b, 6 Σεραφείµ Καραµογιάς -9 Μετασχηµατισµός αναλογικών φίλτρν σε ψηφιακά

ίνεται το αναλογικό φίλτρο του σχήµατος. Με τη µέθοδος του διγραµµικού µετα-σχηµατισµού, να σχεδιαστείτοαντίστοιχοψηφιακόφίλτρο, τουοοίουησυχνότητααοκοήςναείναι f, ότανη συχνότηταδειγµατοληψίαςείναι f 5 R i υ in C υ o Σεραφείµ Καραµογιάς Η συχνότητα αοκοής του ειθυµητού ψηφιακού φίλτρου είναι f, 4 f 5 Η συχνότητα αυτή του ειέδου- είναι αντίστοιχη της συχνότητας του ειέδου- n f n,4 n 9 Ο υολογισµός αυτός αοτελεί τη λεγοµένη αντιστάθµιση στρέβλσης. Στη συνέχεια θα σχεδιασθεί ένα αναλογικό φίλτρο βασικής ζώνης µε συχνότητα αοκοής Τορτότυο αναλογικόφίλτροβασικήςζώνηςτοοοίοαντιστοιχείστοαλό RC κύκλµα έχει συνάρτηση µεταφοράς p Μετασχηµατισµός αναλογικών φίλτρν σε ψηφιακά -

Τα αναλογικό φίλτρο βασικής ζώνης ου έχει συχνότητα αοκοής µεταφοράς LP p Η συνάρτηση µεταφοράς του ειθυµητού ψηφιακού φίλτρου είναι LP 9 9 9 9,7,7,4 ΗεξίσσηδιαφορώντουφίλτρουκαιοιυλοοιήσειςσεάµεσηδοµήΙκαιΙΙείναι y n,6 y n,4 x n,4 x n Σεραφείµ Καραµογιάς 9,6 έχει συνάρτηση x n,4 y n,4,6 x n,6,4,4 y n Παρατηρούµε ότι το ψηφιακό φίλτρο είναι ρώτης τάξης, ός και το αντίστοιχο αναλογικό. Μετασχηµατισµός αναλογικών φίλτρν σε ψηφιακά -

ιαδικασία Σχεδίασης Σεραφείµ Καραµογιάς ίνονται οι ροδιαγραφές του χαµηλοερατού ψηφιακού φίλτρου p,, R p και Α και θέλουµε να ροσδιορίσουµε την αφού ρώτα σχεδιάσουµε ένα ισοδύναµο αναλογικό φίλτρο και στη συνέχεια αεικονίσουµε αυτό στο ψηφιακό φίλτρο. Ειλέγεται η συχνότητα δειγµατοληψίας. Η ειλογή αυτή είναι αυθαίρετη, µορούµε για ευκολία να λάβουµε. Yολογίζονται οι αναλογικές συχνότητες p n p n Σχεδιάζεταιένααναλογικόφίλτρο α µεροδιαγραφές p,, R p καια. Αυτόγίνεται σχεδιάζονταςείτεέναφίλτρο Bueworhείτεέναφίλτρο Chebyhev. 4 Τέλος, ροσδιορίζουµε τη συνάρτηση µεταφοράς του ψηφιακού φίλτρου θέτουµε και ανατύσσουµε την συνάρτηση µεταφοράς του ψηφιακού φίλτρου σε άθροισµα αλών κλασµάτντου - Μετασχηµατισµός αναλογικών φίλτρν σε ψηφιακά -

Παράδειγµα Σεραφείµ Καραµογιάς Να σχεδιάσετε IIR φίλτρο βασικής ζώνης το οοίο να εξασθενίζει µονοτονικά τις συχνότητες. Η ζώνη διέλευσης του φίλτρου να εκτείνεται µέχρι τα 5, ενώ η εξασθένιση στη ζώνη αυτή να µην υερβαίνει το,5db. Η µέγιστη εξασθένιση στο όριο της ζώνης αοκοής να είναι 5 db, ενώ η συχνότητα στο όριο της ζώνης αοκοής να είναι 75. Το όλο σύστηµα λειτουργεί µε συχνότητα δειγµατοληψίας K. Η σχεδίαση να γίνει µε βάση το διγραµµικό µετασχηµατισµό. Λύση: Το φίλτρο βασικής ζώνης είναι τύου Buerworh, αφού ρέει να αρουσιάζει µονοτονική εξασθένηση για όλες τις συχνότητες. Υολογίζονται η αράµετρος ταλαντώσεν ζώνης διέλευσης και η αράµετρος εξασθένησης ζώνης αοκοής του αναλογικού φίλτρου R log,5 db ε, A 5 db A, 6 p log ε A Αότιςσυχνότητες p και τουειθυµητούφίλτρουροσδιορίζουµετιςαντίστοιχεςσυχνότητεςτου ειέδου- αντιστάθµισηστρέβλσης p p n n p,4 n n, 7 Μετασχηµατισµός αναλογικών φίλτρν σε ψηφιακά -

Σεραφείµ Καραµογιάς Ητάξητουφίλτρουείναι N log [ A / ε log p ],6 Η συνάρτηση µεταφοράς του ρτότυου φίλτρου Buerworh τρίτης τάξης είναι p Μετασχηµατίζουµε το ρτότυο φίλτρο σε φίλτρο ου έχει συχνότητα στο όριο της ζώνης διέλευσης ίση µε p, 4 LP p p p, 7, 7 5, 5,86,4 Εφαρµόζουµε το διγραµµικό µετασχηµατισµό και έχουµε τη συνάρτηση µεταφοράς του ζητούµενου IIR ψηφιακούφίλτρου. LP 5, 5,86,4 Μετασχηµατισµός αναλογικών φίλτρν σε ψηφιακά -4

Σεραφείµ Καραµογιάς Στο ΜALAB υάρχει οι συναρτήσεις BUER και CEBY οι οοίες σχεδιάζουν ψηφιακά φίλτρα [b, ] buern, BUER Buerworh digil nd nlog filer deign.[b,a] BUERN,Wn deign n Nh order lowp digil Buerworh filer nd reurn he filer oeffiien in lengh N veor B numeror nd A denominor. he oeffiien re lied in deending power of. he uoff frequeny Wn mu be. < Wn <., wih. orreponding o hlf he mple re. [b, ] hebyn, wn Rp, wn CEBY Chebyhev ype I digil nd nlog filer deign.[b,a] CEBYN,R,Wn deign n Nh order lowp digil Chebyhev filer wih R deibel of pe-o-pe ripple in hepbnd. CEBY reurn he filer oeffiien in lengh N veor B numeror nd A denominor. he uoff frequeny Wn mu be. < Wn <., wih. orreponding o hlf he mple re. Ue R.5 ring poin, if you re unure bou hooing R. Μετασχηµατισµός αναλογικών φίλτρν σε ψηφιακά -5