x(n) x(n-1) x(n-2) D x(n-n+1) h N-1

Podobne dokumenty
8. Realizacja projektowanie i pomiary filtrów IIR

Cyfrowe przetwarzanie sygnałów Jacek Rezmer -1-

Politechnika Wrocławska Wydział Elektroniki Mikrosystemów i Fotoniki Przetwarzanie sygnałów laboratorium ETD5067L

ANALIZA SYGNAŁÓ W JEDNÓWYMIARÓWYCH

Wydział Elektryczny Katedra Telekomunikacji i Aparatury Elektronicznej

BADANIE FILTRÓW. Instytut Fizyki Akademia Pomorska w Słupsku

Filtracja. Krzysztof Patan

Ćwiczenie 4. Filtry o skończonej odpowiedzi impulsowej (SOI)

Przetwarzanie sygnałów

Politechnika Wrocławska Wydział Elektroniki Mikrosystemów i Fotoniki Przetwarzanie sygnałów laboratorium ETD5067L

Przetwarzanie sygnałów

Podstawy Przetwarzania Sygnałów

Akwizycja i przetwarzanie sygnałów cyfrowych

Laboratorium Przetwarzania Sygnałów Biomedycznych

Ćwiczenie: "Obwody prądu sinusoidalnego jednofazowego"

Laboratorium Przetwarzania Sygnałów. Ćwiczenie 3. Filtracja i korelacja sygnałów dyskretnych

Ćwiczenie 6 Projektowanie filtrów cyfrowych o skończonej i nieskończonej odpowiedzi impulsowej

SPRZĘTOWA REALIZACJA FILTRÓW CYFROWYCH TYPU SOI

Wydział Elektryczny Katedra Telekomunikacji i Aparatury Elektronicznej

Detekcja zespołów QRS w sygnale elektrokardiograficznym

Ćwiczenie nr 11. Projektowanie sekcji bikwadratowej filtrów aktywnych

Transformata Laplace a to przekształcenie całkowe funkcji f(t) opisane następującym wzorem:

AKADEMIA MORSKA KATEDRA NAWIGACJI TECHNICZEJ

PROTOKÓŁ POMIAROWY - SPRAWOZDANIE

Wprowadzenie. Spis treści. Analiza_sygnałów_-_ćwiczenia/Filtry

Szybkie metody projektowania filtrów aktywnych

Laboratorium Przetwarzania Sygnałów. Ćwiczenie 2. Filtracja i korelacja sygnałów dyskretnych

Realizacja filtrów cyfrowych z buforowaniem próbek

Przetwarzanie sygnałów dyskretnych

b n y k n T s Filtr cyfrowy opisuje się również za pomocą splotu dyskretnego przedstawionego poniżej:

5 Filtry drugiego rzędu

Analiza właściwości filtrów dolnoprzepustowych

2. Próbkowanie Sygnały okresowe (16). Trygonometryczny szereg Fouriera (17). Częstotliwość Nyquista (20).

Laboratorium nr 4: Porównanie filtrów FIR i IIR. skończonej odpowiedzi impulsowej (FIR) zawsze stabilne, mogą mieć liniową charakterystykę fazową

Analiza właściwości filtra selektywnego

ĆWICZENIE 5 EMC FILTRY AKTYWNE RC. 1. Wprowadzenie. f bez zakłóceń. Zasilanie FILTR Odbiornik. f zakłóceń

Laboratorium Techniki ultradźwiękowej w diagnostyce medycznej

WYZNACZANIE CHARAKTERYSTYK FILTRÓW BIERNYCH. (komputerowe metody symulacji)

POLITECHNIKA WROCŁAWSKA, WYDZIAŁ PPT I-21 LABORATORIUM Z PODSTAW ELEKTRONIKI Ćwiczenie nr 4. Czwórniki bierne - charakterystyki częstotliwościowe

Charakterystyka amplitudowa i fazowa filtru aktywnego

H f = U WY f U WE f =A f e j f. 1. Cel ćwiczenia. 2. Wprowadzenie. H f

Zjawisko aliasingu. Filtr antyaliasingowy. Przecieki widma - okna czasowe.

Laboratorium Przetwarzania Sygnałów Biomedycznych

Wydział Elektryczny Katedra Telekomunikacji i Aparatury Elektronicznej

Filtrowanie a sploty. W powyższym przykładzie proszę zwrócić uwagę na efekty brzegowe. Wprowadzenie Projektowanie filtru Zadania

Temat: Filtracja cyfrowa okresowych sygnałów deterministycznych Ćwiczenie 3

Laboratorium: Projektowanie pasywnych i aktywnych filtrów analogowych

Andrzej Leśnicki Laboratorium CPS Ćwiczenie 7 1/7 ĆWICZENIE 7. Splot liniowy i kołowy sygnałów

Laboratorium Cel ćwiczenia Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z przetwarzaniem sygnałów w MATLAB. 2. Program ćwiczenia. Przykład 1 Wprowadź

Andrzej Leśnicki Laboratorium CPS Ćwiczenie 10 1/12 ĆWICZENIE 10. Filtry FIR

Filtry. Przemysław Barański. 7 października 2012

ĆWICZENIE 6 Transmitancje operatorowe, charakterystyki częstotliwościowe układów aktywnych pierwszego, drugiego i wyższych rzędów

WOJSKOWA AKADEMIA TECHNICZNA

Autorzy: Jan Szajdziński Michał Bujacz Karol Kropidłowski. Laboratorium: Projektowanie pasywnych i aktywnych filtrów analogowych

Wydział Elektryczny. Katedra Telekomunikacji i Aparatury Elektronicznej. Konstrukcje i Technologie w Aparaturze Elektronicznej.

Rys. 1. Wzmacniacz odwracający

Laboratorium Inżynierii akustycznej. Przetwarzanie dźwięku - wprowadzenie do efektów dźwiękowych, realizacja opóźnień

Temat: Filtracja cyfrowa okresowych sygnałów deterministycznych Ćwiczenie 3

Filtry IIR. Zadania Przepróbkowywanie. Filtry IIR

CYFROWE PRZTWARZANIE SYGNAŁÓW (Zastosowanie transformacji Fouriera)

METODY ANALIZY SYGNAŁÓW WIBROAKUSTYCZNYCH

Przykładowe pytania 1/11

L ABORATORIUM UKŁADÓW ANALOGOWYCH

Politechnika Łódzka. Instytut Systemów Inżynierii Elektrycznej

13.2. Filtry cyfrowe

Ćwiczenie 6 Projektowanie filtrów cyfrowych o skończonej i nieskończonej odpowiedzi impulsowej

Wydział Elektryczny Katedra Telekomunikacji i Aparatury Elektronicznej

DYSKRETNA TRANSFORMACJA FOURIERA

Laboratorium Przetwarzania Sygnałów. Ćwiczenie 2. Analiza widmowa

PORÓWNANIE METOD PROJEKTOWANIA FILTRÓW CYFROWYCH

DYSKRETNE PRZEKSZTAŁCENIE FOURIERA C.D.

Ćwiczenie F3. Filtry aktywne

SYMULACJA KOMPUTEROWA SYSTEMÓW

Przetwarzanie i transmisja danych multimedialnych. Wykład 9 Kodowanie podpasmowe. Przemysław Sękalski.

TEORIA OBWODÓW I SYGNAŁÓW LABORATORIUM

Liniowe układy scalone. Filtry aktywne w oparciu o wzmacniacze operacyjne

KOMPUTEROWE SYSTEMY POMIAROWE

Filtry elektroniczne sygnałów ciągłych - cz.1

Temat ćwiczenia. Analiza częstotliwościowa

Filtry typu k Ogniwa podstawowe Γ i Γ odwrócone

LABORATORIUM ELEKTRONIKI FILTRY AKTYWNE

Laboratorum 2 Badanie filtru dolnoprzepustowego P O P R A W A

Kartkówka 1 Opracowanie: Próbkowanie częstotliwość próbkowania nie mniejsza niż podwojona szerokość przed spróbkowaniem.

ZASTOSOWANIA PRZEKSZTAŁCENIA ZET

Wydział Elektryczny Katedra Telekomunikacji i Aparatury Elektronicznej

Ćwiczenie F1. Filtry Pasywne

Teoria Sygnałów. III rok Informatyki Stosowanej. Wykład 8

Ćwiczenie - 1 OBSŁUGA GENERATORA I OSCYLOSKOPU. WYZNACZANIE CHARAKTERYSTYKI AMPLITUDOWEJ I FAZOWEJ NA PRZYKŁADZIE FILTRU RC.

Wykonawcy: Data Wydział Elektryczny Studia dzienne Nr grupy:

CYFROWE PRZETWARZANIE SYGNAŁÓW

PROTOKÓŁ POMIARY W OBWODACH PRĄDU PRZEMIENNEGO

A-4. Filtry aktywne RC

Własności dynamiczne przetworników pierwszego rzędu

Filtry aktywne filtr górnoprzepustowy

A-2. Filtry bierne. wersja

Ćwiczenie 3. Właściwości przekształcenia Fouriera

W celu obliczenia charakterystyki częstotliwościowej zastosujemy wzór 1. charakterystyka amplitudowa 0,

ćw. Analiza zmiennoprądowa i parametryczna Data wykonania: Data oddania:

Projekt z Układów Elektronicznych 1

Laboratorium Przetwarzania Sygnałów

Transkrypt:

Laboratorium Układy dyskretne LTI projektowanie filtrów typu FIR Z1. apisać funkcję y = filtruj(x, h), która wyznacza sygnał y będący wynikiem filtracji sygnału x przez filtr FIR o odpowiedzi impulsowej h. Implementację należy wykonać w oparciu o schemat blokowy pokazany poniżej. 1 y(n)= h(k) x(n k ), k=0 x(n) x(n-1) x(n-2) D h 0 D h 1 h 2 + y(n) D x(n-+1) h -1 Uzyskany wynik porównać z funkcją filter z Matlaba. Do testowania testowania poprawności działania użyć sygnałów x = [1 2 3], h = [1 1 1 1]: filter(h, 1, x). Z2. apisać funkcję (ewentualnie skrypt) wyznaczającą próbki odpowiedzi impulsowej filtru dolnoprzepustowego o częstotliwości granicznej g = /4 i górnoprzepustowego o g = /8. Odpowiedź impulsowa idealnego (nie obciętego) filtru o charakterystyce częstotliwościowej H (e j ω ) dana jest wzorem: h(n)= 1 H (e j ω )e j ωn d ω, <n<. 2 Odpowiedź impulsowa dolnoprzepustowego filtru typu FIR jest równa: ω g h LP (n)={, n=0 sin(ω g n), n 0, n Po obcięciu oknem w(n) mamy: h LP (n)=w (n)h LP (n), n. Rys. Odpowiedzi impulsowe filtrów z oknem prostokątnym i oknem Hamminga, =15, g = /4. Odpowiedź impulsowa górnoprzepustowego filtru typu FIR z oknem w(n) jest równa: h HP (n)={ 1 ω g, n=0 sin (ω g n), n n 0, Po obcięciu oknem w(n) mamy: h W HP (n)=w (n)h HP (n), n. Rys. Odpowiedzi impulsowe filtrów z oknem prostokątnym i oknem Hamminga, =15, g = /8. Uwaga: funkcja okna czasowego w(n) może być uzyskana w wyniku wywołania funkcji: hamming lub blackman pakietu Matlaba. Odpowiedzi impulsowe narysowano funkcją stem.

Z3a. Korzystając ze wzoru H (e j ω )= h(n)e j ωn, n= wyznaczyć ch-kę częstotliwościową filtrów z poprzedniego zadania dla różnych funkcji okien, przy =15. Uwaga: zmienna ω jest ciągła, więc w przypadku realizacji komputerowej wartości charakterystyki wyznaczamy tylko dla wybranych wartości ω. Ponieważ wyznaczana funkcja H (e j ω ) jest zespolona, to zwykle przedstawia się jej przebieg w postaci dwóch wykresów: modułu abs, zwanego ch-ką amplitudową, i argumentu angle, zwanego ch-ka fazową. Ch-kę amplitudową zwykle przedstawia się stosując skalę logarytmiczną dla osi Y. Poniżej pokazano charakterystykę amplitudową (bez modułu, ale przeskalowaną w wartości 3 x) oraz charakterystykę fazową. Uwaga: zwróć uwagę i przekonaj się doświadczalnie, że funkcja H (e j ω ) jest okresowa.

Z3b. Wyznaczyć ch-kę częstotliwościową filtrów z poprzedniego zadania dla różnych funkcji okien używając funkcji freqz. Uwaga: funkcja freqz wyznacza ch-kę filtru przyczynowego tzn. korzysta ze wzoru L 1 H P (e j ω )= h p (n)e j ω n, n=0 gdzie L = 2+1 jest długością odpowiedzi impulsowej h p (n). Wywołanie [Hp, W] = freqz(h) zwraca wektor próbek charakterystyki częstotliwościowej Hp oraz wektor wartości częstotliwości W, w których charakterystyka ta została wyliczona. Wywołanie freqz(h), z pominięciem argumentów wynikowych Hp i W, rysuje charakterystykę amplitudową i fazową. Charakterystyki obliczone przez funkcję freqz należy porównać z wynikami z punktu 3a. astępnie należy je skorygować (wektor Hp), tak by uzyskać charakterystykę filtru nieprzyczynowego tj. H tak jak w zadaniu 3a. H P (e j ω ) = n= h p (n+ )e j ω(n+ ) = e j ω n= h(n)e j ω n = e j ω H (e j ω ). Z4. Zaprojektować cyfrowy filtr dolnoprzepustowy o częstotliwości granicznej f0 = 150 Hz, przy częstotliwości próbkowania fp = 1000Hz. arysować ch-kę amplitudową. Sprawdzić działanie zaprojektowanego filtru poprzez filtrację sygnału złożonego z dwóch sinusoid o częstotliwościach f1 = 100Hz i f2 = 250Hz. Z5a. Korzystając z metody okien wyznaczyć (analitycznie) odpowiedź impulsową idealnego filtru pasmowo-przepustowego h BP (n), a następnie obciąć ją wybranym oknem uzyskując h W BP (n). Charakterystyka częstotliwościowa H BP (e j ω ) filtra idealnego pokazana jest poniżej. apisać skrypt w Matlabie rysujący odpowiedź impulsową (funkcja stem) oraz charakterystykę częstotliwościową zaprojektowanego filtra. Przykładowa charakterystyka częstotliwościowa filtru z oknem prostokątnym i oknem Hamminga dla =15, ω 1 =/8, ω 2 =/ 4, poniżej. Uwaga: do realizacji tego zadania można wykorzystać wynik zadania 2. h BP (n)= 1 2 H BP (e j ω )e j ω n d ω, W (n)=w(n)h BP (n) h BP n 2 1 1 1 H BP (e j ) 2 Z5b. Korzystając z metody okien wyznaczyć (analitycznie) odpowiedź impulsową idealnego filtru pasmowo-zaporowego h BS (n), a następnie obciąć ją wybranym oknem uzyskując h W BS (n). Charakterystyka częstotliwościowa H BS (e j ω ) filtra idealnego pokazana jest poniżej. apisać skrypt w Matlabie rysujący odpowiedź impulsową oraz charakterystykę częstotliwościową zaprojektowanego filtra. Przykładowa charakterystyka częstotliwościowa filtru z oknem prostokątnym i oknem Hamminga dla =15, ω 1 =/8, ω 2 =/2, poniżej. Uwaga: do realizacji tego zadania można wykorzystać wynik zadania 2.

h BS (n)= 1 H 2 BS (e j ω )e j ω n d ω W (n)=w(n)h BS (n) h BS 2 1 1 H BS (e j ) 1 2 Z6. Korzystając z funkcji: fir1 oraz kaiserord i kaiser pakietu Matlab zaprojektować następujące filtry z oknem Kaisera: a) dolnoprzepustowy: pasmo przenoszenia do 150 Hz, nierównomierność w paśmie przenoszenia poniżej 0.05, minimalne tłumienie w paśmie zaporowym 40dB dla 250 Hz, częstotliwości próbkowania fp = 1000Hz; b) górnoprzepustowy: częstotliwość graniczna pasma przenoszenia fg = 180 Hz, nierównomierność w paśmie przenoszenia poniżej 0.05, minimalne tłumienie w paśmie zaporowym 40dB dla 200 Hz, częstotliwości próbkowania fp = 1000Hz; c) pasmowo-przepustowy: zakres częstotliwości pasma przepustowego 200 Hz do 300 Hz, nierównomierność 0.05, częstotliwości pasma zaporowego to: 160 Hz i 350 Hz. Minimalne tłumienie dla podanych częstotliwości to 40dB; d) pasmowo-zaporowy: zakres częstotliwości pasma zaporowego 200 Hz do 300 Hz. Minimalne tłumienie dla podanych częstotliwości to 40dB. Granice pasma przepustowego to: 160 Hz i 350 Hz. ierównomierność ch-ki częstotliwościowej w paśmie przepustowym to 0.05; arysować charakterystyki częstotliwościowe uzyskanych filtrów. Sprawdzić, czy zaprojektowane filtry spełniają wymagania projektowe.

Z7. Sprawdzić numerycznie podaną zależność 1 H w (e j ω )= h(n)w (n)e j ω n = 1 H (e j Ω )W (e j (ω Ω) )d Ω n=0 2 Zależność ta wiąże widmo filtra o odpowiedzi impulsowej h(n) obciętej oknem w(n) z widmem filtra idealnego (nie obciętego) i widmem okna.