Bài giảng Xử lý số tín hiệu - Chương 7: Thiết kế bộ lọc số FIR

Bài giảng cung cấp cho người học các kiến thức: Thiết kế bộ lọc số FIR, phương pháp cửa sổ, đặc tính pha tuyến tính, chất lượng của bộ lọc,... Hi vọng đây sẽ là một tài liệu hữu ích dành cho các bạn sinh viên đang theo học môn dùng làm tài liệu học tập và nghiên cứu. Mời các bạn cùng tham khảo chi tiết nội dung tài liệu.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Xử lý số tín hiệu - Chương 7: Thiết kế bộ lọc số FIR Xử lý số tín hiệu Chương 7: Thiết kế bộ lọc số FIR Khái niệm  Thiết kế bộ lọc: xây dựng hàm truyền thỏa đáp ứng tần số cho trước.  Thiết kế bộ lọc FIR: đầu ra là vector đáp ứng xung h = [h0, h1, h2, …. ,hN]  Thiết kế bộ lọc IIR: đầu ra là các vector hệ số tử số và mẫu số của hàm truyền b = [b0, b1, …, bN] và a = [1, a1, a2 ,…, aN] Khái niệm  Thiết kế bộ lọc: Đáp Đáp ứng ứng tần tần số số Giải thuật thiết kế Hàm Hàm truyền truyền mong mong muốn muốn H(z H(z)) H( H( )) |H( )|2 Bộ lọc FIR 1 Bộ lọc IIR Đáp Đáp ứng ứng xung xung hh == [h [h00,, hh11,, hh22,, …, …, hhMM]] 1/2 0 0 /2 Vector Vector hệ hệ số số tử: tử: bb == [b[b00,, bb11,, bb22,, …, …, bbNN]] Vector Vector hệ hệ số số mẫu: mẫu: aa == [a [a00,, aa11,, aa22,, …, …, aaNN]] Bộ lọc FIR v.s. Bộ lọc IIR FIR IIR Ưu điểm: Ưu điểm:  Pha tuyến tính  Chi phí tính toán thấp  Ổn định (không có các cực)  Thực hiện hiệu quả theo kiểu cascade Nhược điểm: Nhược điểm:  Để có đáp ứng tần số tốt  Có sự bất ổn định do quá  chiều dài bộ lọc N lớn trình lượng tử hóa các hệ số  tăng chi phí tính toán có thể đẩy các cực ra ngoài vòng tròn đơn vị  Không thể đạt pha tuyến tính trên toàn khoảng Nyquist Phương pháp cửa sổ  Thích hợp cho thiết kế các mạch lọc có đáp ứng tần số đơn giản, như các mạch lọc lý tưởng sau:. Thông Thôngthấp dải Thông cao Chắn dải (Lowpass (Bandpass filter filter – LPF) – BPF) (High (Bandpass filter––BSF) stop filter HPF) D( ) ) ) D(– BRF (Band rejection filter 0 0 - - -b c - a0 a c b - --bc - a0 c b a Phương pháp cửa sổ Sai phân D( )/j Hilbert D( )/j 1 - 0 - 0 -1 Phương pháp cửa sổ  Các bước thực hiện: Đáp Đápứng ứngtần tầnsố sốlýlý DTFT ngược Đáp Đápứng ứngxung xunglýlý (2 phía, tưởng tưởngD(D( )) tưởng tưởngd(n) d(n) dài vô hạn) Chiều dài Hàm Hàmcửa cửasổ sổ d(k) d(k) bộ lọc w(n) w(n) kk == -M, -M, …, …, M M N = 2M + 1 Làm trễ M mẫu (nhân quả, h(k) h(k) == d(k d(k -- M) M) chiều dài N) Phương pháp cửa sổ  Các bước thực hiện: Đáp ứng tần số lý tưởng D( ) DTFT n g ư ợc - Đáp ứng xung lý tưởng - c c 0 Phương pháp cửa sổ  Các bước thực hiện: Đáp ứng xung lý tưởng Cửa sổ chữ nhật chiều dài 41 Phương pháp cửa sổ  Biến đổi DTFT ngược: j k j k d D dke              d k D ...