Cấu Trúc Bộ Lọc Số FIR Dạng Trực Tiếp Cấu Trúc Bộ Lọc Số ... - 123doc

1. Trang chủ >
2. Kỹ Thuật - Công Nghệ >
3. Kĩ thuật Viễn thông >

Cấu trúc bộ lọc số FIR dạng trực tiếp Cấu trúc bộ lọc số FIR dạng nối tiếp

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (3.5 MB, 270 trang )

Chương 8: Cấu trúc bộ lọc số179 Yêu cầu bộ nhớ là số vị trí nhớ cần có để lưu các tham số của hệ, dữ liệu vào, ra quá khứ vàcác giá trị tính tốn trung gian. Ảnh hưởng độ dài từ hữu hạn Các tham số của hệ phải nhất thiết được thể hiện với một độchính xác hữu hạn. Các phép tính tốn được thực hiện trong q trình tính tốn đầu ra của hệ thống phải được lượng tử hố làm tròn hay cắt bỏ để thích hợp giới hạn độ chính xác của máytính hoặc phần mềm khi thực hiện hệ thống. Việc tính tốn có được tính tốn theo số học dấu phẩy cố định hay dấu phẩy động không cũng là điều cần xét. Tất cả các vấn đề này đều được gọilà ảnh hưởng độ dài từ hữu hạn và đặc biệt quan trọng khi lựa chọn thể hiện hệ thống.Ba yếu tố nói trên là các ảnh hưởng chính đến cách thể hiện hệ thống được mô tả bởi 8.1 hay 8.2, các yếu tố khác như kiểu cấu trúc hay kiểu thể hiện để tương thích với việc xử lý songsong, luồng pipeline cũng đóng vai trò trong việc lựa chọn sự thực hiện cụ thể của ta. Tóm lại, các cấu trúc thể hiện hệ thống rất quan trọng trong việc thực hiện tối ưu hệ thống xử lý số trênthực tế.Các nội dung chính được trình bày trong chương này bao gồm:- Cấu trúc bộ lọc số FIR, bắt đầu từ cấu trúc đơn giản nhất, được gọi là dạng trực tiếp. Cấu trúc thứ hai là dạng nối tiếp, tiếp đến là cấu trúc bộ lọc số theo lấy mẫu tần số, cuối cùngta sẽ đề cập đến một cấu trúc thể hiện hệ thống FIR dạng dàn hay còn gọi là mắt cáo. - Cấu trúc bộ lọc số IIR: tương tự như bộ lọc số FIR, bộ lọc số IIR cũng có cấu trúc dạngtrực tiếp, cấu trúc dạng nối tiếp, cấu trúc dàn và cấu trúc dàn thang. Ngoài ra, còn có thêm dạng cấu trúc song song.NỘI DUNG

8.1. CẤU TRÚC BỘ LỌC SỐ FIR

Nói chung, bộ lọc số FIR được mơ tả bằng phương trình sai phân:M 1 rr 0y n b x n r− == −∑8.3 hoặc bởi hàm hệ thống:M 1 rr r 0H z b z− −==∑8.4 Hơn thế nữa, đáp ứng xung đơn vị của bộ lọc số FIR là đồng nhất với các hệ số{ }rb , nghĩa là:nb 0 n M 1h n n≤ ≤ − ⎧= ⎨ ≠⎩ 8.5

8.1.1. Cấu trúc bộ lọc số FIR dạng trực tiếp

Cấu trúc dạng trực tiếp có được ngay từ phương trình sai phân khơng hồi quy 8.3, hoặc tương đương với phép chập đã học trong chương 1.Chương 8: Cấu trúc bộ lọc số1801 Nky n h k x n k− == −∑8.6 Cấu trúc này được thực hiện ở hình 8.1.Ta nhận thấy rằng, cấu trúc này đòi hỏi 1N − vị trí nhớ để lưu1 N− giá trị vào trước đó và cóN phép nhân, 1N − phép cộng theo một điểm ra. Khi bộ lọc số FIR có pha tuyến tính, đápứng xung đơn vị của hệ thoả mãn điều kiện đối xứng hoặc phản đối xứng.h n h N 1 n= ± − −8.7 Đối với một hệ như thế, số phép nhân sẽ được rút từN xuống 2N vớiN chẵn và xuống 1 2N −với N lẻ. Ví dụ, cấu trúc tận dụng ưu điểm của tính đối xứng này được minh họa ởhình 8.2 với trường hợp N lẻ.Hình 8.2 Cấu trúc dạng trực tiếp của bộ lọc số FIR pha tuyến tínhMlẻn xn y1 h N−Hình 8.1. Cấu trúc dạng trực tiếp của bộ lọc sốh 1h 2h 3h 2h N −1z− 1z− 1z− 1z−+ ++ ++rah 1h 2h nxn y1z− 1z− 1z−+ +++ ++1z− 1z− 1z−2 2N h− ⎛⎞ ⎜⎟ ⎝⎠1 2N h− ⎛⎞ ⎜⎟ ⎝⎠ 1z−+1z−+1z−+Chương 8: Cấu trúc bộ lọc số181

8.1.2. Cấu trúc bộ lọc số FIR dạng nối tiếp

Cấu trúc nối tiếp được hình thành một cách tự nhiên từ hàm hệ thống đã cho ở 8.4. Nó đưa thừa sốz Hvào trong bộ lọc số FIR bậc hai sao cho:1 Nk kH z GH z==∏8.8 ở đây:k kz bz bz Hk kk,...., 2, 112 21 1= ++ =− −8.9 vàk là phần nguyên của 1 2N +. Tham số khuếch đại G có thể được phân bố đồng đềugiữa k mắt lọc, tức làkG GG G.....2 1=. Các điểm không của zH được nhóm thành cặp để tạora các bộ lọc số FIR bậc hai dạng 8.9. Cấu trúc nối tiếp và một mắt bậc hai cơ bản được chỉ ở hình 8.3.Việc hình thành các cặp nghiệm liên hợp phức là điều kiện luôn luôn mong muốn để cho các hệ số{ }kibtrong 8.9 có giá trị thực. Trong trường hợp bộ lọc FIR pha tuyến tính, tính đối xứng chỉ ra rằng các điểm cực củaz Hcũng thể hiện dạng đối xứng. Cụ thể, nếukzvàkzlà một cặp liên hợp phức, thìkz 1và1kzcũng là cặp liên hợp phức. Do đó, để tăng tính đơn giản ta sẽ hình thành các mắt lọc bậc bốn của bộ lọc số FIR như sau:n yk= nx nyk k=−1n xn y3 2= nx ny2 1= nx nx1=z H2z Hka nxkn xn yk k1 +=11 kb2 kb1 −z1 −z+Hình 8.3 a Cấu trúc nối tiếp của bộ lọc số FIR. b Cấu trúc mỗi mắt lọc Hkz.b+ zH1Chương 8: Cấu trúc bộ lọc số1824 31 22 11 11 111 11 11− −− −− −− −+ ++ += ⎟⎟ ⎠⎞ ⎜⎜ ⎝⎛ −⎟ ⎟⎠ ⎞⎜ ⎜⎝ ⎛− −− =z zC zC zC zz zz zz zz zHk kk kk kk k8.10ở đây các hệ số{ }1 kCvà{ }2 kClà các hàm củakz. Như vậy, bằng cách liên hợp hai cặp cực để thành một mắt lọc bậc 4, ta đã rút bớt được số phép nhân từ 4 xuống 2 tức là bằng 50. Hình8.4 minh hoạ cấu trúc FIR bậc 4 cơ bản.

8.1.3. Cấu trúc bộ lọc số FIR dạng dàn mắt cáo

Xem Thêm

Tài liệu liên quan

• Sách xử lý tín hiệu số
  • 270
  • 2,286
  • 17

Tải bản đầy đủ (.pdf) (270 trang)

Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

(3.5 MB) - Sách xử lý tín hiệu số-270 (trang) Tải bản đầy đủ ngay ×