Розрахунок цифрових фільтрів з нескінченними імпульсними характеристиками

[ виправити ] текст може містити помилки, будь ласка перевіряйте перш ніж використовувати.

скачати

Білоруський Державний Університет

Інформатики і радіоелектроніки

Кафедра електронних обчислювальних засобів

Звіт з лабораторної роботи

"Розрахунок цифрових фільтрів з нескінченними імпульсними характеристиками"

Виконала:

Студентка гр. 610701

Липко Ю.А.

Перевірив:

Родіонов М.М.

Мінськ 2009

Мета роботи: Розрахунок НІХ-фільтрів з різними апроксимаціями ідеальної АЧХ в пакеті Matlab та вивчення їх властивостей.

Завдання № 1: Розрахуйте аналоговий фільтр-прототип НЧ відповідно до варіанта (варіант № 8). Для отриманого фільтра побудуйте його АЧХ, ФЧХ а також діаграму нулів і полюсів.

Фільтр Чебишева 1 роду, 4-го порядку.

n = 4;

Rp = 1;

[Z, p, k] = cheb1ap (n, Rp);

[B, a] = zp2tf (z, p, k);

figure (1);

zplane (z, p);

title ('Lowpass Chebyshev Filter');

figure (2);

subplot (211);

[H, w] = freqs (b, a);

plot (w, abs (h), 'r');

title ('Amplitude response');

subplot (212);

plot (w, unwrap (angle (h)), 'r');

title ('Phase response');

Рисунок 1 - Діаграма нулів і полюсів



Малюнок 2 - АЧХ і ФЧХ фільтра НЧ виду Чебишева 1 роду



Завдання № 2: Перетворити отриманий фільтр-прототип у фільтр заданого виду з необхідними частотами зрізу (Варіант 8 - 650Гц). Побудуйте графіки АЧХ, ФЧХ і діаграму нулів і полюсів.



fs = 650;% частота зрізу

[B1, a1] = lp2lp (b, a, fs);

[Z1, p1, k1] = tf2zp (b1, a1);

figure (3);

zplane (z1, p1);

title ('Lowspass Chebyshev Filter');

figure (4);

subplot (211);

[H, w] = freqs (b1, a1);

plot (w, abs (h), 'm');

title ('Amplitude response');

subplot (212);

plot (w, unwrap (angle (h)), 'm');

title ('Phase response');

Рисунок 3 - Діаграма нулів і полюсів



Малюнок 4 - АЧХ і ФЧХ фільтра НЧ виду Чебишева 1 роду



Завдання № 3: Використовуючи функцію Matlab bilinear, яка реалізує метод білінійної z-перетворення, отримаєте Дискретизований аналог фільтра з попереднього завдання. Побудуйте АЧХ, ФЧХ, групову затримку і діаграму нулів і полюсів отриманого фільтра.



Fs = 2600;

[Zt, pt, kt] = bilinear (z1, p1, k1, Fs);

[Bt, at] = zp2tf (zt, pt, kt);

figure (5)

zplane (zt, kt);

title ('Bilinear Conversion');

figure (6);

subplot (311);

[H, w] = freqz (bt, at)

plot (w, abs (h), 'g');

subplot (312);

plot (w, unwrap (angle (h)), 'g');

subplot (313);

grpdelay (bt, at, 64, Fs );%%% групова затримка



Малюнок 5 - Діаграма нулів і полюсів



Малюнок 6 - АЧХ, ФЧХ і групова затримка фільтра



Завдання № 4: Розрахуйте цифровий ФВЧ з параметрами заданими для кожного варіанту. Визначити який порядок будуть мати різні типи фільтрів. Порівняти ефективність апроксимацій при більш жорстких і більш м'яких вимогах до АЧХ.

close all;

clear all;

clear all;

Wp = 0.4;% нормована гранична частота придушення

Ws = 0.7;% нормована гранична частота пропускання

Rp = 0.5;% допустима нерівномірність у смузі пропущення

Rs = 70;% мінімальне загасання в смузі придушення

%%%%%%%%%%%%%% Фільтр Баттерворта %%%%%%%%%%%%

[N1, Wn1] = buttord (Wp, Ws, Rp, Rs);

sprintf ('battervorta -% d', n1)

[Z, p, k] = butter (n1, Wn1, 'high');

[B, a] = zp2tf (z, p, k);

figure;

zplane (z, p);

figure;

title ('battervorta');

freqs (z, p);

%%%%%%%%%%%%%% Фільтр Чебишева 1 роду %%%%%%%%

[N2, Wn2] = cheb1ord (Wp, Ws, Rp, Rs);

[Z, p, k] = cheby1 (n2, Rp, Wn2, 'high');

[B, a] = zp2tf (z, p, k);

figure;

zplane (z, p);

figure;

freqs (z, p);

%%%%%%%%%%%% Фільтр Чебишева 2 роду %%%%%%%%%%

[N3, Wn3] = cheb2ord (Wp, Ws, Rp, Rs);

[Z, p, k] = cheby2 (n3, Rs, Wn3, 'High');

[B, a] = zp2tf (z, p, k);

figure;

zplane (z, p);

figure;

freqs (z, p);

%%%%%%%%%%% Фільтр Еліптичний %%%%%%%%%%%%%

[N4, Wn4] = ellipord (Wp, Ws, Rp, Rs);

[Z, p, k] = ellip (n4, Rp, Rs, Wn4, 'high');

[B, a] = zp2tf (z, p, k);

figure;

zplane (z, p);

figure;

freqs (z, p);

sprintf ('chebysheva1 -% d', n2)

sprintf ('chebysheva2 -% d', n3)

sprintf ('elipticheskiy -% d', n4)

Малюнок 7 - Діаграма нулів і полюсів фільтра Баттерворта

.

Рисунок 8 - АЧХ, ФЧХ фільтра Баттерворта



Рисунок 9 - Діаграма нулів і полюсів фільтра Чебишева 1 роду



Рисунок 10 - АЧХ, ФЧХ фільтра Чебишева 1 роду



Малюнок 11 - Діаграма нулів і полюсів фільтра Чебишева 2 роду



Рисунок 12 - АЧХ, ФЧХ фільтра Чебишева 2 роду



Малюнок 13 - Діаграма нулів і полюсів еліптичного фільтра



Рисунок 14 - АЧХ, ФЧХ еліптичного фільтра



Завдання № 5: Дослідіть як позначиться на АЧХ і ФЧХ фільтрів із завдань 1-3 усікання коефіцієнтів передавальної функції до чотирьох десяткових розрядів. До двох десяткових розрядів.



close all;

clear all;

n = 4;

fs = 1000;

fc = 300;

Rp = 1;

Rs = 70;

Wn = fc * 2 / fs;

%%%%%%%%%%%% Butterworth %%%%%%%%%%%

figure;

[B, a] = butter (n, Wn);

[H, f] = freqz (b, a, 1024, fs);

b = round (b * 10000) / 10000;

a = round (a * 10000) / 10000;

[H2, f] = freqz (b, a, 1024, fs);

b = round (b * 1000) / 1000;

a = round (a * 1000) / 1000;

[H3, f] = freqz (b, a, 1024, fs);

b = round (b * 100) / 100;

a = round (a * 100) / 100;

[H4, f] = freqz (b, a, 1024, fs);

subplot (211);

plot (f, 20 * log10 (abs (h)), 'k');

hold on;

plot (f, 20 * log10 (abs (h2)), 'g');

plot (f, 20 * log10 (abs (h3)), 'b');

plot (f, 20 * log10 (abs (h4)), 'r');

legend ('Ideal', '4 categories ', '3 categories', '2 categories ');

grid on;

title ('Amlitude response');

ylabel ('Butterworth');

subplot (212);

plot (f, angle (h), 'k');

hold on;

plot (f, angle (h2), 'g');

plot (f, angle (h3), 'b');

plot (f, angle (h4), 'r');

grid on;

title ('Phase response');

ylabel ('Butterworth');

%%%%%%%%%%%% Chebyshev1 %%%%%%%%%%%

figure;

[B, a] = cheby1 (n, Rp, Wn);

[H, f] = freqz (b, a, 1024, fs);

b = round (b * 10000) / 10000;

a = round (a * 10000) / 10000;

[H2, f] = freqz (b, a, 1024, fs);

b = round (b * 1000) / 1000;

a = round (a * 1000) / 1000;

[H3, f] = freqz (b, a, 1024, fs);

b = round (b * 100) / 100;

a = round (a * 100) / 100;

[H4, f] = freqz (b, a, 1024, fs);

subplot (211);

plot (f, 20 * log10 (abs (h)), 'k');

hold on;

plot (f, 20 * log10 (abs (h2)), 'g');

plot (f, 20 * log10 (abs (h3)), 'b');

plot (f, 20 * log10 (abs (h4)), 'r');

legend ('Ideal', '4 categories ', '3 categories', '2 categories ');

grid on;

title ('Amlitude response');

ylabel ('Chebyshev1');

subplot (212);

plot (f, angle (h), 'k');

hold on;

plot (f, angle (h2), 'g');

plot (f, angle (h3), 'b');

plot (f, angle (h4), 'r');

grid on;

title ('Phase response');

ylabel ('Chebyshev1');

%%%%%%%%%%%% Elliptic %%%%%%%%%%%%%

figure;

[B, a] = ellip (n, Rp, Rs, Wn);

[H, f] = freqz (b, a, 1024, fs);

b = round (b * 10000) / 10000;

a = round (a * 10000) / 10000;

[H2, f] = freqz (b, a, 1024, fs);

b = round (b * 1000) / 1000;

a = round (a * 1000) / 1000;

[H3, f] = freqz (b, a, 1024, fs);

b = round (b * 100) / 100;

a = round (a * 100) / 100;

[H4, f] = freqz (b, a, 1024, fs);

subplot (211);

plot (f, 20 * log10 (abs (h)), 'k');

hold on;

plot (f, 20 * log10 (abs (h2)), 'g');

plot (f, 20 * log10 (abs (h3)), 'b');

plot (f, 20 * log10 (abs (h4)), 'r');

legend ('Ideal', '4 categories ', '3 categories', '2 categories ');

grid on;

title ('Amlitude response');

ylabel ('Elliptic');

subplot (212);

plot (f, angle (h), 'k');

hold on;

plot (f, angle (h2), 'g');

plot (f, angle (h3), 'b');

plot (f, angle (h4), 'r');

grid on;

title ('Phase response');

ylabel ('Elliptic');

Рисунок 15 - АЧХ і ФЧХ фільтра Баттерворта



Рисунок 16 - АЧХ і ФЧХ фільтра Чебишева 1 роду



Рисунок 17 - АЧХ і ФЧХ еліптичного фільтра



Висновок: У результаті виконаної лабораторної роботи, були вивчені фільтри НЧ і ВЧ та їх типи. Програмування їх в Matlab. Вивчено метод білінійної z-перетворення для перекладу фільтра з ВЧ в НЧ. Побачили, що при усікання коефіцієнтів відбувається пропускання непотрібних нам частот.

Додати в блог або на сайт

Цей текст може містити помилки.

Програмування, комп'ютери, інформатика і кібернетика | Лабораторна робота
54.1кб. | скачати


Схожі роботи:
Розрахунок електричних фільтрів
Вбудований контроль і діагностика цифрових пристроїв Методи підвищення контролепригодности цифрових
Проектування тороїдального трансформатора із заданими характеристиками
Ретуш з допомогою фільтрів в Illustrator
Використання фільтрів у програмі Illustrator
Аналіз і синтез електричних фільтрів
Процедура розрахунку і створення стрижнів із заданими характеристиками
Типи літаків дальньої авіації їх тактика і технічними характеристиками
Проектування активних фільтрів на інтегральних операційних підсилювачах
© Усі права захищені
написати до нас