tailieunhanh - Bài giảng Xử lý số tín hiệu (Digital signal processing) - Chương 7: Thiết kế bộ lọc số

Bài giảng Xử lý số tín hiệu (Digital signal processing) - Chương 7: Thiết kế bộ lọc số. Nội dung chính trong chương này cung cấp cho người học các kiến thức: Các bước thực hiện bộ lọc số, các yêu cầu của bộ lọc, thiết kế bộ lọc FIR dùng phương pháp cửa sổ, thiết kế bộ lọc IIR từ các bộ lọc thời gian liên tục,. nội dung chi tiết. | Xử lý số tín hiệu Chương 7: Thiết kế bộ lọc số Khái niệm Thiết kế bộ lọc: là xây dựng hàm truyền thỏa đáp ứng tần số cho trước. Thiết kế bộ lọc FIR: đầu ra là vector đáp ứng xung h = [h0, h1, h2, . ,hN] Thiết kế bộ lọc IIR: đầu ra là các vector hệ số tử số và mẫu số của hàm truyền b = [b0, b1, , bN] và a = [1, a1, a2 , , aN] Bộ lọc FIR Ưu điểm: Đặc tuyến pha tuyến tính Độ ổn định (do không có các cực) Khuyết điểm: Để có đáp ứng tần số tốt cần chiều dài bộ lọc N lớn Gia tăng chi phí tính toán Bộ lọc IIR Ưu điểm: Chi phí tính toán thấp Thực hiện hiệu quả theo kiểu cascade các mạch bậc 2 (Second-order sections) Khuyết điểm: Có sự bất ổn định do quá trình lượng tử hóa các hệ số có thể đẩy các cực ra ngoài vòng tròn đơn vị Không thể đạt pha tuyến tính trên toàn khoảng Nyquist A. THIẾT KẾ BỘ LỌC SỐ FIR Đây là một trong những pp đơn giản nhất để thiết kế các mạch lọc số FIR Thích hợp cho thiết kế các mạch lọc có đáp ứng tần số đơn giản như mạch lọc thông thấp, thông cao, thông dải, . | Xử lý số tín hiệu Chương 7: Thiết kế bộ lọc số Khái niệm Thiết kế bộ lọc: là xây dựng hàm truyền thỏa đáp ứng tần số cho trước. Thiết kế bộ lọc FIR: đầu ra là vector đáp ứng xung h = [h0, h1, h2, . ,hN] Thiết kế bộ lọc IIR: đầu ra là các vector hệ số tử số và mẫu số của hàm truyền b = [b0, b1, , bN] và a = [1, a1, a2 , , aN] Bộ lọc FIR Ưu điểm: Đặc tuyến pha tuyến tính Độ ổn định (do không có các cực) Khuyết điểm: Để có đáp ứng tần số tốt cần chiều dài bộ lọc N lớn Gia tăng chi phí tính toán Bộ lọc IIR Ưu điểm: Chi phí tính toán thấp Thực hiện hiệu quả theo kiểu cascade các mạch bậc 2 (Second-order sections) Khuyết điểm: Có sự bất ổn định do quá trình lượng tử hóa các hệ số có thể đẩy các cực ra ngoài vòng tròn đơn vị Không thể đạt pha tuyến tính trên toàn khoảng Nyquist A. THIẾT KẾ BỘ LỌC SỐ FIR Đây là một trong những pp đơn giản nhất để thiết kế các mạch lọc số FIR Thích hợp cho thiết kế các mạch lọc có đáp ứng tần số đơn giản như mạch lọc thông thấp, thông cao, thông dải, chắn dải lý tưởng, mạch lọc sai phân và mạch lọc Hilbert. 1. Phương pháp cửa sổ a. Các mạch lọc lý tưởng A. THIẾT KẾ BỘ LỌC SỐ FIR 1. Phương pháp cửa sổ D( ) Thông thấp - c c - 0 D( ) Thông cao - c c - 0 a. Các mạch lọc lý tưởng A. THIẾT KẾ BỘ LỌC SỐ FIR 1. Phương pháp cửa sổ D( ) Thông dải - b b - - a a 0 D( ) Chắn dải - b b - a - a 0 a. Các mạch lọc lý tưởng A. THIẾT KẾ BỘ LỌC SỐ FIR 1. Phương pháp cửa sổ D( )/j Sai phân - 0 D( )/j Hilbert -1 - 0 1 Cho đáp ứng tần số lý tưởng D( ) (tuần hoàn với chu kỳ 2 ) Đáp ứng xung tương ứng d(k) là: (DTFT ngược) Tổng quát, d(k) là hai biên và dài vô hạn Với nhiều mạch lọc lý tưởng, tích phân trên có dạng đóng. A. THIẾT KẾ BỘ LỌC SỐ FIR 1. Phương pháp cửa sổ Ví dụ Mạch lọc thông thấp lý tưởng: Biến đổi DTFT ngược: d(0) được tính riêng A. THIẾT KẾ BỘ LỌC SỐ FIR 1. Phương pháp cửa sổ Tương tự, đáp ứng xung của: Mạch lọc thông cao lý tưởng: Mạch lọc thông dải lý tưởng: Mạch lọc chắn dải lý tưởng: A. THIẾT KẾ BỘ .