Thiết Kế Lọc Số - Bộ Lọc đa Tốc độ Và ứng Dụng. - Tài Liệu đại Học

Tài liệu đại học Toggle navigation

• Miễn phí (current)
• Danh mục
  • Khoa học kỹ thuật
  • Công nghệ thông tin
  • Kinh tế, Tài chính, Kế toán
  • Văn hóa, Xã hội
  • Ngoại ngữ
  • Văn học, Báo chí
  • Kiến trúc, xây dựng
  • Sư phạm
  • Khoa học Tự nhiên
  • Luật
  • Y Dược, Công nghệ thực phẩm
  • Nông Lâm Thủy sản
  • Ôn thi Đại học, THPT
  • Đại cương
  • Tài liệu khác
  • Luận văn tổng hợp
  • Nông Lâm
  • Nông nghiệp
  • Luận văn luận án
  • Văn mẫu
• Luận văn tổng hợp

1. Home
2. Luận văn tổng hợp
3. thiết kế lọc số - Bộ lọc đa tốc độ và ứng dụng.

Trich dan thiết kế lọc số - Bộ lọc đa tốc độ và ứng dụng. - Pdf 13

Tiểu luận môn học XỬ LÝ TÍN HIỆU SỐTiểu luận môn học XỬ LÝ TÍN HIỆU SỐLỜI MỞ ĐẦUHệ thống Multirate được phát triển phổ biến từ đầu những năm 1980 và được sửdụng trong một số hệ thống ví dụ như xử lý audio và video, các hệ thống liên lạc và phântích chuyển đổi, Các hệ thống ứng dụng Multirate hầu hết được sử dụng để cải thiện hiệu suất, tănghiệu quả tính toán. Hai hoạt động cơ bản trong hệ thống multirate là giảm (decimation) vàtăng (interpolation) tốc độ lấy mẫu tín hiệu. Các hệ thống Multirate thỉnh thoảng được dùngtrong chuyển đổi tốc độ mẫu, liên quan đến cả decimation và interpolation.Để có cái nhìn cơ bản cũng như phân tích về bộ lọc multirate và các các ứng dụngtrong thực tế, chúng tôi thực hiện tiểu luận này bao gồm phần lý thuyết về Multirate vàphần chương trình mô phỏng ứng dụng bộ lọc Multirate dùng phần mềm Matlab. Tiểu luậngồm 2 phần:Phần I: Cơ sở lý thuyếtPhần II: Chương trình lọc đa tốc độXin chân thành cảm ơn Th.s Ngô Văn Sỹ đã hướng dẫn giúp tôi hoàn thành tiểu luậnnày.Đà Nẵng, tháng 03 năm 2013Học viên Lê Xuân Đức- Phạm Minh HảiTiểu luận môn học XỬ LÝ TÍN HIỆU SỐPHẦN I: CƠ SỞ LÝ THUYẾT1. KHÁI NIỆM CƠ BẢN HỆ THỐNG MULTIRATETrong phần ứng dụng thực tiễn của xử lý số tín hiệu, ta có thể gặp bài toán chuyển đổitốc độ lấy mẫy của một tín hiệu, tăng hoặc giảm nó theo một lượng nào đó. Ví dụ trong hệthống viễn thông, việc phát và thu của các tín hiệu khác nhau( chẳng hạn tiếng nói, hình ảnh ) đòi hỏi phải có sự xử lý tín hiệu khác nhau theo các tốc độ khác nhau tương ứng với bộrộng băng tín hiệu. Quá trình biến đổi một tín hiệu từ tốc độ đã cho sang một tốc độ khácđược gọi là biến đổi tốc độ lấy mẫu(multirate). Trong khi đó, hệ thống dùng nhiều tốc độTiểu luận môn học XỬ LÝ TÍN HIỆU SỐNếu trong một hệ thống xử lý số tín hiệu, tần số lẫy mẫu được thay đổi trong quátrình xử lý thì hệ thống xử lý đó gọi là hệ thống xử lý số nhiều nhịp. Định nghĩa phép phân chia (Decimation).Việc giảm tần số lấy mẫu từ một giá trị Fs về một giá trị (F’s<Fs) gọi là phép phânchia.- Nếu F’s = Fs/M( M , và M>1), thì ta gọi phép phân chia theo hệ số M, và M gọi là hệsố phân chia. Định nghĩa bộ phân chiaHệ thống làm nhiệm vụ giảm tần số lấy mẫu được gọi là bộ phân chia.Ký hiệu bộ phân chia:Ký hiệu toán tử:  Định nghĩa phép nội suy (interpolation)Việc tăng tần số lấy mẫu từ một giá trị Fs lên F’s=Fs/MTs T’s=M*TsVí dụ: Tiểu luận môn học XỬ LÝ TÍN HIỆU SỐ với M=2.Sau khi ra khỏi bộ phân chia, chiều dài của tín hiệu giảm đi một nửa, ta gọi là nén tínhiệu.Trong miền n thì tín hiệu co lại, trong miền tần số thì phổ bị giãn ra và như vậy sẽgây ra hiện tượng chồng phổ và tín hiệu sai lệch đi. Để khắc phục hiện tượng chồngphổ, trước khi vào bộ phân chia, người ta phải đưa tín hiệu vào bộ lọc để cắt bớtphổ đi, sau đó tín hiệu đi qua bộ phân chia, lúc này phổ bị giãn ra tương ứng nênkhông có chồng phổ.2.3 Phép nội suy với hệ số L(Interpolation) Biển diễn trong miền nHệ thống và mối liên quan giữa tần số, chu kỳ của đầu vào và đầu ra hệ thống khinội suy theo hệ số L trong miền N được thể hiện như sau. Ví dụ:Tiểu luận môn học XỬ LÝ TÍN HIỆU SỐ Cho tín hiệu , với hệ số nội suy L=2.Sau khi đã nghiên cứu phép chia và bộ phân chia, kết quả cho ta thấy tín hiệu x(n)khi đi qua bộ phân chia hệ số M, trong khi miền tần số sẽ tạo ra M-1 thành phần lẫnmẫu(aliasing) gây ra hiện tượng chồng phổ. Để không gây ra hiện tượng chồng phổ thìta phải cho tín hiệu này qua bộ lọc thông thấp có tần số cắt Wc=π/M.Sơ đồ thể hiện như sau:  Biểu diễn trong miền nCác quan hệ toán học trong bộ lọc phân chia ở miền n được thực hiện như sau: Ví dụ:Ta có:Thực hiện tích chập tuyến tính:Tiểu luận môn học XỬ LÝ TÍN HIỆU SỐ Suy ra 3.2 Bộ lọc nội suyChúng ta đã nghiên cứu phép nội suy và bộ nội suy, kết quả phép nội suy đã chènthêm L-1 mẫu biên độ bằng 0 vào giữa hai mẫu của tín hiệu vào x(n) trong miền biếnđổi số n. Tương ứng trong miên tần số sẽ được tạo ra từ L-1 ảnh phụ mà không gây hiệntượng chồng phổ, như vậy phép nội suy không làm hư thông tin. Nhung để nội suy cácmẫu có biên độ bằng 0 ta phải đặt bộ nội suy một bộ lọc có tần số cắt Wc= π/M. Trongmiền n bộ lọc này có nhiệm vụ nội suy ra các mẫu biên độ 0, còn trong miền tần số nólàm nhiệm vụ loại bỏ các ảnh phụ của phổ cơ bản.h(n) và đáp ứng tần số H(ejw) như hình sau4. Mã hóa băng con (subband coding)Bản chất của kỹ thuật mã hoá băng con (subband coding) là chia băng tần của tín hiệu(âm thanh, hình ảnh) thành nhiều băng con (subband). Để mã hoá cho mỗi băng con, chúngta sử dụng một bộ mã hoá và một tốc độ bít tương ứng với tính chất thống kê của băng con.Đây là một ứng dụng của băng lọc có nhiều nhịp. Ở đây, một minh họa đơn giản nhất chomã băng con, ta sẽ sử dụng băng lọc số 02 kênh để mã hóa làm hai băng con, ta chia làm 02băng con rồi sau đó tiến hành cộng lại để được tần số ban đầu như hình vẽ:Như vậy ta phải dùng các bộ lọc và các bộ phân chia, tín hiệu khi xử lý được chia làm02 nhánh, năng lượng mỗi nhánh giảm xuống còn một ½ so với ban đầu như hình vẽ.Tiểu luận môn học XỬ LÝ TÍN HIỆU SỐMã hóa băng con rất thuận tiện cho việc nén tiếng nói vì đối với tiếng nói, phổ nănglượng phân bố tập trung mở miền tần số thấp ta phải mã hóa tín hiệu với số bít lớn, còn ởmiền tần số cao, năng lượng của tiếng nói rất nhỏ nên ta chỉ cần một số bít ít hơn. Kỹ thuậtmã hóa băng con hiện nay được ứng dụng nén tín hiệu ảnh, ta cũng có thể chia với số kênhnhiều hơn 02 để mã hóa băng con.5. Bộ lọc Cascaded integrator-comb (CIC)Bộ lọc CIC được phát minh bởi Hogenauer, và là 1 loại của bộ lọc FIR được sử dụngtrong xử lý đa tốc độ. Bộ lọc CIC được ứng dụng trong bộ phân chia và nội suy. Không nhưhầu hết các bộ lọc FIR, cấu trúc của CIC được tích hợp bộ phân chia và nội suy. Các thành phần cơ bản của bộ lọc CIC như hình dưới:- Bộ lọc CIC gồm 2 phần chính: bộ tích phân và comb, phân cách bởi bộ giảm mẫudecimate. Bộ tích phân có phương trình như sau:y[n]=y[n-1]+x[n]Hàm truyền của bộ lọc trên theo miền z là:- Bộ lọc comb chạy ở tốc độ lấy mẫu cao, fs, với tốc độ thay đổi R. Đây chính làbộ lọc FIR đối xứng lẻ có phương trình:p[k]=h[kM+p]Sử dụng các thành phần nhiều pha, cấu trúc trên được được vẽ lại như sau:Áp dụng tính đồng nhất cho bộ phân chia cho 2 cấu trúc trên, ta có thể chuyểnthành cấu trúc như hình dưới:Tiểu luận môn học XỬ LÝ TÍN HIỆU SỐ6.2 Cấu trúc nhiều pha của bộ lọc nội suyXét cấu trúc cơ bản của bộ lọc nội suy: Bộ lọc trên tính toán không hiệu quả bởi vì các bộ lọc lowpass hoạt động dựa trênviệc sắp xếp 1 chuỗi các số không. Thông qua việc đồng nhất, có thể sắp xếp lại sơ đồtrên để tránh được các mẫu giá trị zero.Để có thể sử dụng bộ đồng nhất Noble cho bộ nội suy, ta phải biến đổi H(z) thànhcác thành phần nhiều pha Hp(zL), p={0,…,L-1}:Với k=, p=n mod LĐặt hp[k]=h[kL+p]Sử dụng các thành phần nhiều pha, cấu trúc trên được được vẽ lại như sau:Áp dụng tính đồng nhất cho bộ phân chia cho 2 cấu trúc trên, ta có thể chuyểnthành cấu trúc như hình dưới:Tiểu luận môn học XỬ LÝ TÍN HIỆU SỐ7.Tiểu luận môn học XỬ LÝ TÍN HIỆU SỐTiểu luận môn học XỬ LÝ TÍN HIỆU SỐTín hiệu sau khi vào bộ nội suy L=2 1.1 Tạo bộ lọc đa tốc độL = 3; % Interpolation factorM = 2; % Decimation factorDirect-Form FIR Polyphase Interpolator. The default design is a Nyquistfilter with a cutoff frequency of pi/L and a gain of Lh1 = mfilt.firinterp(L);h2 = mfilt.firtdecim(M);Tiểu luận môn học XỬ LÝ TÍN HIỆU SỐThông tin bộ lọcinfo(h1)Discrete-Time FIR Multirate Filter (real) Filter Structure : Direct-Form FIR Polyphase InterpolatorInterpolation Factor : 3 Polyphase Length : 24 Filter Length : 72 Stable : Yes Linear Phase : Yes (Type 1) Arithmetic : double Thông tin bộ lọcinfo(h2)Discrete-Time FIR Multirate Filter (real) Filter Structure : Direct-Form Transposed FIR Polyphase Decimator Các chỉ tiêu bộ lọc CIC:- Tần số dải thông: fp- Hệ số phân chia: R- Số răng cưa cho phép tại fp: Ast- Tần số lấy mẫu trước khi phân chia: fsVí dụ: Thiết kế bộ lọc phân chia để giảm tốc độ mẫu từ 6MHz xuống 240kHz vớilọc thông dải 30kHz. Suy giảm răng cưa phải tốt hơn 60dB. Số bit trong thanh ghivào và ra là 16bit.Theo yêu cầu tốc độ mẫu giảm từ 6MHz->240kHz, do đó ta chọn hệ sốDecimator là R=25. Các thông số khác:+ M=1+ N=4+ Fp=30kHz+ Fs=6MHz+ Ast=60dB :  Chương trình MatlabM = 1; % Differential delayR = 25; % Decimation factor 6 MHz > 240 kHzFp = 30e3; % Fpass: 30 kHzFs = 6e6; % Sampling rate 6 MHzAst = 60; % Aliasing attenuation 60 dB%Xây dựng bộ lọc CIC decimator f = fdesign.decimator(R,'CIC',M,Fp,Ast,Fs);Hm = design(f)hfvt = fvtool(Hm);h(4) = mfilt.cicinterp(16);Hc = cascade(h);% Compute frequency response between 0 and 200 Hz. Fs = 1000 Hz[Hf,f] = freqz(Hc,0:1e-2:20,1000);plot(f,20*log10(abs(Hf)))grid on; title('Magnitude Response');xlabel('Frequency (Hz)'); ylabel('Magnitude (dB)');set(gcf, 'Color', [1 1 1])Tiểu luận môn học XỬ LÝ TÍN HIỆU SỐ 10.Thiết kế bộ lọc phân chia/nội suy Thông thường, bộ lọc thông thấp thường sử dụng để phân chia hoặc nội suy. Khi phânchia, các bộ lọc thông thấp được sử dụng để giảm băng thông của tín hiệu ưu tiên để giảmtốc độ lấy mẫu. Điều này được thực hiện để giảm chồng phổ do việc giảm tốc độ lấy mẫu.Khi nội suy, bộ lọc thông thấp sử dụng để loại bỏ ảnh phổ từ tín hiệu tốc độ thấp.10.1 Thiết kế các bộ phân chia Yêu cầu bài toánKhi phân chia, băng thông của tín hiệu giảm tới 1 giá trị phù hợp nhằm làm nhỏ nhấtchồng phổ xảy ra khi giảm tốc độ lấy mẫu. Giả sử 1 tín hiệu chiếm 1 khoảng Nyquist cótốc độ lấy mẫu 200Hz. Năng lượng tín hiệu mở rộng là 100Hz. Nếu muốn giảm tốc độlấy mẫu bởi hệ số 4 xuống còn 50Hz, chồng phổ sẽ xảy ra trừ phi băng thông của tínhiệu cũng giảm bởi hệ số 4. Theo lý tưởng sẽ sử dụng 1 bộ lọc thông thấp với tần sốcutoff bằng fs/2=25Hz.Thông số thiết kế:- Thông số dải thông: Fp=23, R Tải File Word Nhờ tải bản gốc Tài liệu, ebook tham khảo khác

• hệ thống tìm kiếm âm thanh QBH trong cơ sở dữ liệu đa phương tiện và ứng dụng
• Thiết kế trụ sở văn phòng công ty cổ phần xây dựng số 5
• Xử lý số tín hiệu đa tốc độ và dàn lọc
• thiết kế trụ sở văn phòng công ty cổ phần - xây dựng số 5
• báo cáo cơ sở dũ liệu đa phương tiện và ứng dụng
• thiết kế lọc số - Bộ lọc đa tốc độ và ứng dụng.
• Đồ án tốt nghiệp - Phân tích thiết kế hệ thống - TÌM HIỂU KỸ THUẬT MEGAN VÀ ỨNG DỤNG potx
• Thiết kế, chế tạo mạch điều chỉnh tốc độ và đảo chiều động cơ điện một chiều
• thiết kế một số bộ phận cơ khí cơ bản của trung tâm gia công đứng cnc 3 trục cỡ nhỏ
• Xử lý tín hiệu số đa tốc độ và giàn lọc part 1 doc
• Phương hướng phát triển và một số biện pháp nhằm đẩy mạnh hoạt động bán hàng.
• Hướng dẫn sử dụng và bảo dưỡng xe ô tô Hyundai
• Kinh tế hợp tác xã ở Hà Nội thực trạng và giải pháp
• Kinh tế tri thức và một số vấn đề đặt ra đối với Việt Nam
• Kinh tế tư nhân ở Hà Nội trong tiến trình đổi mới
• Kinh tế tư nhân Việt Nam thực trạng và giải pháp
• Lãi suất và chính sách lãi suất trong qúa trình chuyển sang nền kinh tế thị trường ở Việt Nam
• Hệ thống ngân hàng thương mại quốc doanh ở Việt Nam thực trạng và giải pháp. Luận văn ThS. Kinh tế
• Hệ thống tín dụng nông thôn Việt Nam thực trạng và giải pháp
• Hỗ trợ sinh kế cho hộ gia đình bị thu hồi đất ở tỉnh Ninh Bình

Hệ thống tự động tổng hợp link tải tài liệu, ebook miễn phí cho các bạn sinh viên tham khảo.

Học thêm

• Nhờ tải tài liệu
• Từ điển Nhật Việt online
• Từ điển Hàn Việt online
• Văn mẫu tuyển chọn
• Tài liệu Cao học
• Tài liệu tham khảo
• Truyện Tiếng Anh

Music ♫

Copyright: Tài liệu đại học ©

Top