Chuyên Đề Thiết kế bộ lọc FIR thông cao bằng phương pháp lấy mẫu tần số

LỜI NÓI ĐẦU


Với xu hướng số hóa các hệ thống thông tin hiện nay,việc xử lý tín hiệu số ngày càng trở nên quan trọng với khả năng xử lý thông tin một các ưu việt.
Để có thể tiếp cận được lĩnh vực này, chúng ta cần có những kiến thức cơ bản về tín hiệu số và các phương pháp xử lý. Một trong những kiến thức quan trọng đó là thiết kế bộ lọc số - hệ thống có thể làm thay đổi tín hiệu để phù hợp với mục đích của con người.
Trong xử lý số tín hiệu, tồn tại nhiều bộ lọc số khác nhau như: bộ lọc thông thấp, bộ lọc thông dải, bộ lọc vi phân, Để thiết kế các bộ lọc thích hợp, trước hết phải xác định yêu cầu thực tế dựa trên các chỉ tiêu kỹ thuật cho trước, trên cơ sở đó định hình cấu trúc bộ lọc và phương pháp thiết kế tối ưu. Cấu trúc bộ lọc có thể là: cấu trúc FIR (bộ lọc số có đáp ứng xung chiều dài xác định) hoặc cấu trúc IIR (bộ lọc số có đáp ứng xung chiều dài không xác định). Phương pháp thiết kế có thể là: phương pháp cửa sổ, phương pháp lấy mẫu tần số, hoặc phương pháp xấp xỉ tối ưu,
Được sự phân công của thầy giáo , trên cơ sở những kiến thức đã học, tôi đã tìm hiểu bộ lọc FIR theo phương pháp lấy mẫu tần số.
Tôi xin chân thành cám ơn thầy giáo , bạn bè cùng lớp đã tận tình hướng dẫn để tôi có thể hoàn thành đề tài này. Chắc chắn đề tài sẽ không tránh khỏi những thiếu sót rất mong được sự góp ý của quý thầy cô và các bạn.
Xin chân thành cảm ơn!




Quy nhơn, tháng 5 năm 2011
Người thực hiện









MỤC LỤC




LỜI NÓI ĐẦU .2
MỤC LỤC .3
Phần 1. CƠ SỞ LÝ THUYẾT 4
1.1. Dẫn nhập .4
1.2. Cấu trúc của bộ lọc FIR .6
a. Cấu trúc dạng trực tiếp .6
b. Cấu trúc dạng ghép tầng: 7
c. Cấu trúc dạng pha tuyến tính: .7
1.3. Các đặc tính của bộ lọc FIR pha tuyến tính .8
a. Đáp ứng xung h(n): 9
b. Đáp ứng tần số H(ej): 11
1.4 Phương pháp thiết kế lấy mẫu tần số : 14
a. Phương pháp thiết kế đơn giản .15
b. Phương pháp thiết kế tối ưu 15
Phần 2. THIẾT KẾ LỌC FIR THÔNG CAO .16
2.1. Bài toán thiết kế 16
2.2. Phương pháp thiết kế .16
2.3. Thuật toán và chương trình Matlab 17
a. Lưu đồ thuật toán: 17
b) Chương trình 19
c) Kết quả 21
TÀI LIỆU THAM KHẢO 22







Phần 1. CƠ SỞ LÝ THUYẾT


1.1. Dẫn nhập


Việc thiết kế một bộ lọc số tiến hành theo 3 bước:


ã Đưa ra các chỉ tiêu: Trước khi thiết kế một bộ lọc chúng ta cần xác định các chỉ


tiêu. Các chỉ tiêu được xác định bởi các ứng dụng cụ thể khác nhau.


ã Tìm các xấp xỉ: Một khi chỉ tiêu đã được xác định, ta sử dụng các khái niệm và công cụ toán học khác nhau để tiến tới biểu diễn và tính gần đúng cho bộ lọc với tập các chỉ tiêu đã cho. Và đây là chủ đề chính của việc thiết kế lọc số.
ã Thực hiện bộ lọc: Kết quả của các bước trên cho mô tả dưới dạng một phương trình sai phân, hoặc một hàm hệ thống H(z), hoặc một đáp ứng xung h(n). Từ các mô tả này chúng ta có thể thi hành bộ lọc bằng phần cứng hoặc phần mềm mô phỏng trên máy tính.
Trong những phần tiếp sau đây, để mô tả các chỉ tiêu của bộ lọc chúng ta sẽ xem xét việc thiết kế một bộ lọc thông thấp như một ví dụ cơ sở. Có 2 nhóm chỉ tiêu: Các chỉ tiêu tuyệt đối (Absolute Specifications) và các chỉ tiêu tương đối (Relative Specifications - DB).
Trên hình 1.1 là mô tả các chỉ tiêu của bộ lọc FIR thông thấp (Low Pass Filter):