Разделы

Теоретические основы реализации цифровой фильтрации

Поскольку реализация цифровой фильтрации в широкой полосе частот требует как минимум двукратного увеличения частоты дискретизации относительно максимальной частоты полосы (согласно теореме Котельникова), то реализация ЦФ затруднена ограничением частоты дискретизации устройства ЦОС, поэтому используют банк фильтров.

Банк фильтров (БФ) - цифровое устройство, в котором входной сигнал, представленный последовательностью отсчетов, с помощью М различных цифровых фильтров разбивается на М различных канальных сигналов (для обработки некоторым способом каждого из них), из которых с помощью выходных фильтров и последующего суммирования образуется последовательность отсчетов выходного сигнала.

Основную идею построения системы анализа/синтеза сигналов с использованием банка фильтров раскрывает рисунок 2.1.

Рисунок 2.1 - Система анализа/синтеза сигналов на основе банка фильтров

Исходный сигнал разбивается при помощи фильтров анализа Hk (z), k=0,1.,M-1 на M субполосных составляющих, которые в идеальном случае в частотной области не перекрываются. Подобрав соответствующим образом набор фильтров синтеза Fk (z), k=0,1.,M-1, можно восстановить исходный сигнал из его субполосных компонент. Вследствие ограничения ширины спектра сигналов на выходе БФ можно уменьшить частоту дискретизации субполосных сигналов пропорционально уменьшению ширины спектра. Для понижения частоты дискретизации на стадии анализа и последующего повышения на стадии синтеза используются соответственно компрессоры и экспандеры частоты дискретизации. В случае, когда коэффициент прореживания в каждом канале равен отношению ширины спектра субполосного сигнала к ширине спектра исходного, т.е.

(2.1)

говорят о системе анализа/синтеза с полной децимацией. Таким образом, получается M сигналов, отражающих поведение исходного сигнала в каждом частотном поддиапазоне, которые представлены в сумме тем же количеством отсчетов, что и исходный сигнал. Каждый субполосный сигнал в отдельности может быть эффективно обработан по некоторому алгоритму bk,k=0,1. M-1.

БФ разделяют на банки с равнополосными и неравнополосными каналами, ортогональные, биортогональные, двухканальные и многоканальные и т.д. Каждый фильтр банка цифровых фильтров образует канал. Поэтому говорят об M-канальном банке фильтров.

Сигнал в канале называется субполосой, отсюда название субполосная фильтрация или субполосное кодирование.

Равнополосная декомпозиция подразумевает одинаковый коэффициент децимации и одинаковую суммарную ширину полосы пропускания каждого канала. В этот класс цифровых БФ входят также банки с многокомпонентными фильтрами (имеющими более одной полосы пропускания).

В случае неравнополосных каналов коэффициенты децимации различны и в общем случае могут быть выражены в виде рационального числа

(2.2)

Дециматор (компрессор частоты дискретизации) - устройство, осуществляющее децимацию (прореживание) сигнала во времени. Децимация - операция, заключающаяся в исключении (пропуске) отсчетов входного сигнала, с порядковым номером, кратным коэффициенту децимации. Децимация в M раз обозначается обычно как : В частотной области это запишется как то есть спектр выходного сигнала операции децимации содержит M копий "расширенного" в M раз спектра входного сигнала, как это показано на рисунке 2.2.

Перейти на страницу: 1 2 3 4 5

Другие материалы

Разработка приборного оснащения беспилотных летательных аппаратов для контроля санитарно-гигиенических характеристик атмосферного воздуха в приповерхностном слое
Большие объемы выбросов вредных веществ в атмосферу приводят к её интенсивному загрязнению, поэтому вопросы мониторинга загрязнений являются особо важными. Особую сложность представляет ...

Проектирование локальной сети для автоматизированной телефонной станции по 4-му микрорайону г. Абакан
В наш век - век информационных технологий и Научно-технического прогресса для любой организации являются одними из наиболее востребованных такие процессы как скорость ...

Разработка системы оказания услуг сотовой связи с целью повышения их качества
В более чем 98% регионов Российской Федерации услуги сотовой связи предоставляют 3 или более оператора. Это говорит о том, что в целом российский рынок сотовой связи находится в стадии з ...

Копирайт 2019 : www.ordinarytech.ru