Цифровая обработка сигналов

Глинченко А.С.

Table of contents :
Учебное пособие……Page 2
ВВЕДЕНИЕ……Page 3
1 .1. Общая структура системы цифровой обработки аналоговых
сигналов……Page 5
1.2. МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ДИСКРЕТНЫХ СИГНАЛОВ……Page 7
1.3. СПЕКТР ДИСКРЕТНОГО СИГНАЛА……Page 9
1.4. СВЯЗЬ МЕЖДУ СПЕКТРАМИ ДИСКРЕТНОГО И АНАЛОГОВОГО
СИГНАЛОВ . ЯВЛЕНИЕ НАЛОЖЕНИЯ СПЕКТРОВ……Page 10
1.5. ОПРЕДЕЛЕНИЕ И ОЦЕНКА МЕТОДИЧЕСКОЙ ПОГРЕШНОСТИ ,
ВЫЗЫВАЕМОЙ ДИСКРЕТИЗАЦИЕЙ СИГНАЛА ПО ВРЕМЕНИ……Page 16
1.6. ПРАКТИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ДИСКРЕТИЗАЦИИ СИГНАЛА……Page 17
1.7. УСЛОВИЯ ВЫБОРА ЧАСТОТЫ ДИСКРЕТИЗАЦИИ……Page 20
1.8.1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ И СПОСОБЫ……Page 24
1.8.2. ПОГРЕШНОСТЬ КВАНТОВАНИЯ……Page 25
1.9.2. ПОГРЕШНОСТЬ КВАНТОВАНИЯ ЦИФРОВОГО СИГНАЛА……Page 28
1.10. УСЛОВИЯ ВЫБОРА РАЗРЯДНОСТИ АЦП……Page 29
1.11. ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЕ ПОГРЕШНОСТИ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ
АНАЛОГ .КОД……Page 31
1.13. ПРЕОБРАЗОВАНИЕ СИГНАЛА ИЗ ЦИФРОВОЙ ФОРМЫ
В АНАЛОГОВУЮ……Page 33
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ……Page 37
2.1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ И КЛАССИФИКАЦИЯ ДИСКРЕТНЫХ
СИСТЕМ……Page 39
2.2. МЕТОДЫ МАТЕМАТИЧЕСКОГО ОПИСАНИЯ
ЛИНЕЙНЫХ ДИСКРЕТНЫХ СИСТЕМ ВО ВРЕМЕННОЙ ОБЛАСТИ
И АЛГОРИТМЫ ЦИФРОВОЙ ФИЛЬТРАЦИИ НА ИХ ОСНОВЕ……Page 40
2.3. МЕТОДЫ МАТЕМАТИЧЕСКОГО ОПИСАНИЯ СИГНАЛОВ
ДИСКРЕТНЫХ СИСТЕМ НА КОМПЛЕКСНОЙ ПЛОСКОСТИ
( ЧАСТОТНОЙ ОБЛАСТИ )……Page 44
2.4. ТЕСТОВЫЕ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ ДИСКРЕТНЫХ СИСТЕМ……Page 49
2.5. ПЕРЕДАТОЧНАЯ ФУНКЦИЯ И ЧАСТОТНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА
ДИСКРЕТНОЙ СИСТЕМЫ……Page 54
2.6. ПЕРЕДАТОЧНЫЕ ФУНКЦИИ
РЕКУРСИВНЫХ ЦИФРОВЫХ ФИЛЬТРОВ……Page 59
2.7. ЧАСТОТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ РЕКУРСИВНЫХ ФИЛЬТРОВ……Page 66
2.8. ФОРМЫ РЕАЛИЗАЦИИ РЕКУРСИВНЫХ ФИЛЬТРОВ……Page 68
2.10. ПЕРЕДАТОЧНАЯ ФУНКЦИЯ И ЧАСТОТНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА
НЕРЕКУРСИВНОГО ФИЛЬТРА……Page 77
2.11. НЕРЕКУРСИВНЫЕ ФИЛЬТРЫ
С ЛИНЕЙНОЙ ФАЗОЧАСТОТНОЙ ХАРАКТЕРИСТИКОЙ……Page 79
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ……Page 81
3.1. ЗАДАЧИ И МЕТОДЫ СИНТЕЗА ЦИФРОВЫХ ФИЛЬТРОВ……Page 83
3.2.1. ОБЩЕЕ ОПИСАНИЕ МЕТОДА……Page 85
3.2.2. ПРОСТОЕ БИЛИНЕЙНОЕ ПРЕОБРАЗОВАНИЕ……Page 86
3.2.3. ОБОБЩЕННЫЕ БИЛИНЕЙНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ……Page 87
3.2.4. ЗАДАЧИ СИНТЕЗА АНАЛОГОВОГО ФНЧ -……Page 88
3.2.5. АППРОКСИМИРУЮЩИЕ ФУНКЦИИ , ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ
ПРИ СИНТЕЗЕ АФПНЧ……Page 90
3.2.6. ПЕРЕХОД ОТ АФПНЧ К ЦФ ЗАДАННОГО ТИПА……Page 92
3.2.7. МЕТОДИКА СИНТЕЗА РФ ПО АНАЛОГОВОМУ ПРОТОТИПУ……Page 93
3.2.8. ПРИМЕР СИНТЕЗА ПЕРЕДАТОЧНОЙ ФУНКЦИИ РФ……Page 94
3.3.1. ОСНОВЫ МЕТОДА……Page 96
3.3.2. ПАРАМЕТРЫ ВЕСОВЫХ ФУНКЦИЙ……Page 99
3.3.3. ОПИСАНИЯ ВЕСОВЫХ ФУНКЦИЙ……Page 100
3.3.4. ВЕСОВЫЕ ФУНКЦИИ КАЙЗЕРА……Page 101
3.3.5. ИМПУЛЬСНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ИДЕАЛЬНЫХ ЦФ
РАЗЛИЧНОГО ТИПА……Page 102
3.3.6. МЕТОДИКА СИНТЕЗА НФ МЕТОДОМ ВЕСОВЫХ ФУНКЦИЙ……Page 104
3.3.7. ПРИМЕР СИНТЕЗА ПЕРЕДАТОЧНОЙ ФУНКЦИИ НФ
МЕТОДОМ ВЕСОВЫХ ФУНКЦИЙ……Page 106
3.4.1. ОСНОВЫ МЕТОДА……Page 107
3.4.2. СИНТЕЗ НФ ВТОРОГО ТИПА МЕТОДОМ ЧАСТОТНОЙ ВЫБОРКИ……Page 110
3.4.3. МЕТОДИКА СИНТЕЗА НФ МЕТОДОМ ЧАСТОТНОЙ ВЫБОРКИ……Page 111
3.4.4. ПРИМЕР СИНТЕЗА ПЕРЕДАТОЧНОЙ ФУНКЦИИ НФ
МЕТОДОМ ЧАСТОТНОЙ ВЫБОРКИ……Page 112
3.5. ЧИСЛЕННЫЕ МЕТОДЫ СИНТЕЗА ЦИФРОВЫХ ФИЛЬТРОВ……Page 113
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ……Page 114
4.1. ЗАДАЧИ ЦОС , СВЯЗАННЫЕ С КОНЕЧНОЙ РАЗРЯДНОСТЬЮ ЧИСЕЛ……Page 116
4.2. ВЛИЯНИЕ КВАНТОВАНИЯ КОЭФФИЦИЕНТОВ ФИЛЬТРА……Page 117
4.3. МАСШТАБИРОВАНИЕ СИГНАЛОВ В ЦИФРОВЫХ ФИЛЬТРАХ……Page 118
4.4.1. ЗВЕНО РЕКУРСИВНОГО ФИЛЬТРА 2-ГО ПОРЯДКА ,
ПРЯМАЯ ФОРМА РЕАЛИЗАЦИИ……Page 120
4.4.2. ЗВЕНО РЕКУРСИВНОГО ФИЛЬТРА 2-ГО ПОРЯДКА ,
КАНОНИЧЕСКАЯ ФОРМА РЕАЛИЗАЦИИ……Page 121
4.4.4. КАСКАДНАЯ СТРУКТУРА РЕКУРСИВНОГО ФИЛЬТРА……Page 122
4.5.1. МЕТОДЫ ОЦЕНКИ ШУМОВЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ФИЛЬТРОВ……Page 124
4.5.2. РАСЧЕТ ШУМА КВАНТОВАНИЯ АЦП НА ВЫХОДЕ ЦФ……Page 126
4.5.3. РАСЧЕТ СОБСТВЕННЫХ ШУМОВ КВАНТОВАНИЯ
ДЛЯ ПРЯМОЙ ФОРМЫ РЕАЛИЗАЦИИ ЗВЕНА РФ 2-ГО ПОРЯДКА……Page 127
4.5.4. РАСЧЕТ СОБСТВЕННЫХ ШУМОВ КВАНТОВАНИЯ
ДЛЯ КАНОНИЧЕСКОЙ ФОРМЫ РЕАЛИЗАЦИИ ЗВЕНА РФ 2-ГО ПОРЯДКА……Page 128
4.5.7. РАСЧЕТ СОБСТВЕННЫХ ШУМОВ КВАНТОВАНИЯ
ДЛЯ КАСКАДНОЙ ФОРМЫ РЕАЛИЗАЦИИ РФ……Page 129
4.5.6. РАСЧЕТ СОБСТВЕННЫХ ШУМОВ КВАНТОВАНИЯ
ДЛЯ НЕРЕКУРСИВНОГО ЦИФРОВОГО ФИЛЬТРА НА ОСНОВЕ ДВС……Page 130
4.6. ПРЕДЕЛЬНЫЕ ЦИКЛЫ ИЛИ КОЛЕБАНИЯ
В РЕКУРСИВНЫХ ФИЛЬТРАХ……Page 131
4.7. МЕТОДИКА РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ
КОНЕЧНОЙ РАЗРЯДНОСТИ ЧИСЕЛ В ЦИФРОВЫХ ФИЛЬТРАХ……Page 132
4.9. СПОСОБЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ ОЦЕНКИ И ОБЕСПЕЧЕНИЯ
ТОЧНОСТИ ЦФ С ПОМОЩЬЮ МОДЕЛИРОВАНИЯ НА ЭВМ……Page 134
4.10. ОБЩАЯ ГРАФ – ПРОГРАММНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ЦФ……Page 136
4.11. ГРАФ – АЛГОРИТМА МОДЕЛИРОВАНИЯ
КАСКАДНО РЕАЛИЗУЕМОГО РФ
ДЛЯ ПРЯМОЙ ФОРМЫ РЕАЛИЗАЦИИ ЗВЕНЬЕВ……Page 137
4.12. ГРАФ – АЛГОРИТМА МОДЕЛИРОВАНИЯ
КАСКАДНО РЕАЛИЗУЕМОГО РФ
ДЛЯ КАНОНИЧЕСКОЙ ФОРМЫ РЕАЛИЗАЦИИ ЗВЕНЬЕВ……Page 139
4.13. ГРАФ – АЛГОРИТМА МОДЕЛИРОВАНИЯ
НЕРЕКУРСИВНОГО ЦИФРОВОГО ФИЛЬТРА НА ОСНОВЕ ДВС……Page 140
4.14.1. РЕШЕНИЕ ЗАДАЧ КОНЕЧНОЙ РАЗРЯДНОСТИ ЧИСЕЛ
ДЛЯ РЕКУРСИВНОГО ЦИФРОВОГО ФИЛЬТРА……Page 143
4.14.2. РЕШЕНИЕ ЗАДАЧ КОНЕЧНОЙ РАЗРЯДНОСТИ ЧИСЕЛ
ДЛЯ НЕРЕКУРСИВНОГО ЦИФРОВОГО ФИЛЬТРА……Page 145
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ……Page 146
5.1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДИСКРЕТНОГО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ФУРЬЕ……Page 148
5.2. СВОЙСТВА ДПФ……Page 152
5.3. АЛГОРИТМ ЦИФРОВОЙ ФИЛЬТРАЦИИ
КОНЕЧНЫХ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЕЙ НА ОСНОВЕ ДПФ……Page 153
5.4. ФИЛЬТРАЦИЯ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЕЙ БОЛЬШОЙ ДЛИНЫ
С ПОМОЩЬЮ АЛГОРИТМА НА ОСНОВЕ ДПФ
(…………………Page 156
5.5. ПРОГРАММНАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ ЦИФРОВЫХ ФИЛЬТРОВ
НА ОСНОВЕ ДПФ……Page 158
5.6.1. ПЕРЕДАТОЧНАЯ ФУНКЦИЯ И ОБЩАЯ СТРУКТУРА
НЕРЕКУРСИВНОГО ФИЛЬТРА НА ОСНОВЕ ЧАСТОТНОЙ ВЫБОРКИ……Page 162
5.6.2. ОПИСАНИЕ НЕРЕКУРСИВНОЙ ЧАСТИ ФИЛЬТРА……Page 163
5.6.3. ОПИСАНИЕ РЕКУРСИВНОЙ ЧАСТИ ФИЛЬТРА……Page 164
5.6.4. РЕЗУЛЬТИРУЮЩАЯ ЧАСТОТНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА
И РАЗНОСТНОЕ УРАВНЕНИЕ ФИЛЬТРА……Page 166
5.6.5. ОПИСАНИЕ И СТРУКТУРА ФИЛЬТРА
С ВЕЩЕСТВЕННЫМИ КОЭФФИЦИЕНТАМИ……Page 168
5.6.6. НЕРЕКУРСИВНЫЕ ФИЛЬТРЫ НА ОСНОВЕ ЧАСТОТНОЙ ВЫБОРКИ
СО СМЕЩЕНИЕМ НУЛЕЙ И ПОЛЮСОВ ВНУТРЬ КРУГА ЕДИНИЧНОГО РАДИУСА……Page 170
5.6.7. ГРАФ – АЛГОРИТМА ПРОГРАММНОЙ РЕАЛИЗАЦИИ НФ
НА ОСНОВЕ ЧАСТОТНОЙ ВЫБОРКИ……Page 171
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ……Page 173
6.2. ПЕРЕСТРАИВАЕМЫЕ ЦИФРОВЫЕ ФИЛЬТРЫ ,
АМПЛИТУДНЫЕ И ФАЗОВЫЕ КОРРЕКТОРЫ……Page 175
6.3. КОМПЛЕКСНЫЕ ЦИФРОВЫЕ ФИЛЬТРЫ……Page 178
6.4. СГЛАЖИВАЮЩИЕ ЦИФРОВЫЕ ФИЛЬТРЫ……Page 181
6.4.1. РЕКУРСИВНЫЙ ФИЛЬТР ВЕСОВОГО ЭКСПОНЕНЦИАЛЬНОГО УСРЕДНЕНИЯ……Page 182
6.4.2. НЕРЕКУРСИВНЫЕ СГЛАЖИВАЮЩИЕ ФИЛЬТРЫ НА ОСНОВЕ
ВЕСОВЫХ ФУНКЦИЙ……Page 183
6.4.2. СГЛАЖИВАЮЩИЕ НЕРЕКУРСИВНЫЕ ФИЛЬТРЫ
НА ОСНОВЕ ПАРАБОЛИЧЕСКОЙ АППРОКСИМАЦИИ……Page 185
6. 5. РЕЖЕКЦИЯ ФИКСИРОВАННЫХ ЧАСТОТ
С ПОМОЩЬЮ НЕРЕКУРСИВНЫХ ФИЛЬТРОВ……Page 187
6.6 1. ОБЩИЕ СВОЙСТВА И ПРИМЕНЕНИЯ
СОГЛАСОВАННЫХ ЦИФРОВЫХ ФИЛЬТРОВ……Page 188
6.6.2. НЕРЕКУРСИВНЫЕ ФИЛЬТРЫ ,
СОГЛАСОВАННЫЕ С ГАРМОНИЧЕСКИМ СИГНАЛОМ……Page 189
6.6.3. ОСОБЕННОСТИ РЕАЛИЗАЦИИ
КОМПЛЕКСНЫХ НЕРЕКУРСИВНЫХ ФИЛЬТРОВ ,
СОГЛАСОВАННЫХ С ГАРМОНИЧЕСКИМ СИГНАЛОМ……Page 192
6.6.4. НЕРЕКУРСИВНЫЕ ФИЛЬТРЫ , СОГЛАСОВАННЫЕ
С КОМПЛЕКСНОЙ ОГИБАЮЩЕЙ РАДИОСИГНАЛОВ……Page 193
6.7. ПРОСТЫЕ АЛГОРИТМЫ
ЦИФРОВОГО ДИФФЕРЕНЦИРОВАНИЯ СИГНАЛОВ……Page 194
6. 8.ПРОСТЫЕ АЛГОРИТМЫ
ЦИФРОВОГО ИНТЕГРИРОВАНИЯ СИГНАЛОВ……Page 196
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ……Page 198
ЗАДАЧИ ПО ЦИФРОВОЙ ОБРАБОТКЕ СИГНАЛОВ……Page 199
ЛИТЕРАТУРА……Page 207
ОГЛАВЛЕНИЕ……Page 211