1 / 48

Digitalna obradba signala DOS

01000100 01101001 01100111 01101001 01110100 01100001 01101100 01101110 01100001 00100000 01101111 01100010 01110010 01100001 01100100 01100010 01100001 00100000 01110011 01101001 01100111 01101110 01100001 01101100. 01100001 00100000 01000000 01001111 01010011

jed
Download Presentation

Digitalna obradba signala DOS

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. 01000100 01101001 01100111 01101001 01110100 01100001 01101100 01101110 01100001 00100000 01101111 01100010 01110010 01100001 01100100 01100010 01100001 00100000 01110011 01101001 01100111 01101110 01100001 01101100 01100001 00100000 01000000 01001111 01010011 00100000 01001000 01110010 01110110 01101111 01101010 01100101 00100000 01000010 01100001 01100010 01101001 11100110 00100000 01000010 01110010 01100001 01101110 01101011 01101111 00100000 01001010 01100101 01110010 01100101 01101110 00000000 01000100 01101001 01100111 01101001 01110100 01100001 01101100 01101110 01100001 00100000 01101111 01100010 01110010 01100001 01100100 01100010 01100001 00100000 01110011 01101001 01100111 01101110 01100001 01101100 01100001 00100000 01000000 01001111 01010011 00100000 01001000 01110010 01110110 01101111 01101010 01100101 00100000 01000010 01100001 01100010 01101001 11100110 00100000 01000010 01110010 01100001 01101110 01101011 01101111 00100000 01001010 01100101 01110010 01100101 01101110 00000000 01000100 01101001 01100111 01101001 01110100 01100001 01101100 01101110 01100001 00100000 01101111 01100010 01110010 01100001 01100100 01100010 01100001 00100000 01110011 01101001 01100111 01101110 01100001 01101100 01100001 00100000 01000000 01001111 01010011 00100000 01001000 01110010 01110110 01101111 01101010 01100101 00100000 01000010 01100001 01100010 01101001 11100110 00100000 01000010 01110010 01100001 01101110 01101011 01101111 00100000 01001010 01100101 01110010 01100101 01101110 00000000 Digitalna obradba signalaDOS Branko Jeren

  2. Digitalna obradba signala - DOS • Počeci digitalne obradbe signala sežu u sedamnaesto stoljeće • Numeričke metode integriranja • Numeričke metode interpolacije • Šezdesetih godina, razvojem digitalnih računala, digitalna obradba signala postaje samostalna disciplina i počinje pravi razvoj • Tada uglavnom vezana uz simulaciju metoda analogne obradbe signala

  3. Analogni procesor Analogni Analogni izlaz ulaz Analogni Analogni Anti- Aliasing filtar Sample and Hold A/D Digitalni procesor D/A Rekonstruk- cijski filtar ulaz izlaz Obradba analognih signala • Obradba analognih signala • pasivnim mrežama • aktivnim analognim mrežama • digitalnim sustavima

  4. Prednosti DOS (DSP) • Nepostojanje pomaka (drift-a) karakteristika realiziranog sustava • parametri sustava su fiksirani tj. definirani su u binarnim koeficijentima pohranjenim u memoriju • zato su oni nezavisni od okoliša i parametara kao što su to temperatura, vlažnost itd. • starenje elemenata nema utjecaj

  5. Prednosti DOS (DSP) • Poboljšana razina kvalitete • kvaliteta obradbe limitirana samo ekonomskim parametrima • željena kvaliteta postiže se povećanjem broja bita u prikazu podataka/koeficijenata • povećanje za 1 bit u prikazu rezultata pokazuje 6 dB poboljšanje SNR

  6. Prednosti DOS(DSP) • Reproducibilnost • tolerancije komponentine utječu na karakteristike sustava • nepotrebna podešavanja prigodom proizvodnje • nepotrebna podešavanja za vrijeme života sustava

  7. Prednosti DOS(DSP) • jednostavna implementacija novih i složenih algoritama • jednostavni razvoj i implementacija adaptivnih, programabilnih filtara, itd. • realizacija jednim chip-om korištenjem VLSI tehnologije

  8. Prednosti DOS(DSP) • Multipleksiranje • ista oprema može biti istovremeno korištena od više signala s očiglednim financijskim prednostima za svaku funkciju • Modularnost • koriste se standardni digitalni sklopovi za realizaciju

  9. Ograničenja DOS(DSP) • Niža pouzdanost • digitalni sustavi su aktivni uređaji i time koriste više energije i manje su pouzdani • moguća kompenzacija pouzdanosti primjenom automatskog nadzora digitalnog sustava

  10. Ograničenja DOS(DSP) • Ograničeno frekvencijsko područje • tehnološki ograničeno na vrijednosti koje odgovaraju vrijednosti određenoj maksimalnim numeričkim mogućnostima rada u stvarnom vremenu procesora • Dodatna kompleksnost u obradbi analognih signala • A/D and D/A pretvornici povećavaju kompleksnost ukupnog sustava za obradbu

  11. Uvod u digitalne filtre

  12. + – + -K- -K- Ulaz – + b0 + 1/a0 Sum Izlaz Sum 1/z -K- -K- b1 a1 1/z -K- -K- a2 b2 Primjer diskretnog sustava drugog reda

  13. PRIMJER 1. –MATLABfilt.m

  14. 1.2 1 0.8 0.6 0.4 0.2 0 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 Amplitudno-frekvencijska karakteristika sustava

  15. 1.2 1 0.8 0.6 0.4 0.2 0 0 1 2 3 4 5 6 Amplitudno-frekvencijska karakteristika sustava ...

  16. 0.5 0 -0.5 -1 -1.5 -2 -2.5 -3 -3.5 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 Fazno-frekvencijska karakteristika sustava

  17. 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 -0.1 -0.2 0 5 10 15 20 25 30 Impulsni odziv sustava ...

  18. Kako izračunati prijenosnu funkciju? %primjer projektiranja eliptickog filtra n=input('Upiši red filtra N='); Rp=input('Upiši valovitost u pojasu propustanja Rp='); Rs=input('Upiši valovitost u pojasu gusenja Rs='); Wg=input('Upiši granicnu frekvenciju Wg='); [b,a] = ellip(n,Rp,Rs,Wg); [q w] = freqz(b,a,1024); plot(w/pi, 20*log10(abs(q))); grid; pause plot(w/pi, abs(q)); grid; za n=2; Rp=1; Rs=50; Wg=.4 b = 0.2197 0.4341 0.2197 a = 1.0000 -0.3507 0.3307

  19. PRIMJER 2. –MATLABelipticki.m

  20. Idealni filtri • Idealni filtar propušta komponente signala određenih frekvencija bez distorzije, a komponente na ostalim frekvencijama idealno prigušuje. • Prema tome, frekvencijska karakteristika ima vrijednost jednaku jedan ili nula. • Područje frekvencija u kojima frekvencijska karakteristika ima vrijednost jedan naziva se propusni pojas, a područje frekvencija gdje je frekvencijska karakteristika jednaka nuli je pojas gušenja.

  21. HVP(w) HNP(w) w w -wg wg wg -p p p -wg -p visoki propust niski propust HPB(w) HPP(w) w w -p p wg2 wg1 -wg2 -wg1 -p p -wg1 wg1 wg2 -wg2 pojasna brana pojasni propust Idealni filtri • 4 osnovna tipa filtra:

  22. HNP(w) frekvencijska karakteristika w wg -p p -wg hNP(n) n Idealni niskopropusni filtar impulsni odziv

  23. Realni digitalni filtri • Idealni filtri imaju nekauzalan odziv i prema tome su neostvarivi. • Važan korak pri razvoju digitalnog filtra je određivanje ostvarive prijenosne karakteristike H(z) koja aproksimira željenu frekvencijsku karakteristiku.

  24. |H(ejw)| valovitost u propusnom pojasu 1+dp 1-dp pojas gušenja propusni pojas valovitost u pojasu gušenja ds p wp w ws granična frekvencija pojasa gušenja granična frekvencija propusnog pojasa prijelazni pojas propusni pojas: pojas gušenja: Specifikacija karakteristika digitalnog filtra

  25. Tada je valovitost u propusnom pojasu minimalno gušenje u pojasu gušenja Granične frekvencije područja propuštanja i područja gušenja se računaju na slijedeći način: i gdje jefTfrekvencija otipkavanja, afpi fssu granične frekvencije pojasa propuštanja i pojasa gušenja u Hz. Specifikacija karakteristika digitalnog filtra Često se prijenosna karakteristika filtra zadaje u logaritamskom mjerilu:

  26. |H(ejw)| 1 p wp w ws Maksimalna vrijednost amplitudne karakteristike je jedan. Maksimalna devijacija u propusnom pojasu je , te maksimalno gušenje u propusnom pojasu iznosi . Specifikacija digitalnog filtra - alternativno označavanje Maksimum amplitudne karakteristike u pojasu gušenja je 1/A.

  27. PRIMJER 3. –MATLABfiltdemo

  28. Prijenosna funkcija (IIR)

  29. Prijenosna funkcija (FIR)

  30. Usporedba IIR / FIR 20 20 0 0 -20 -20 -40 -40 -60 -60 -80 -80 -100 -100 -120 -120 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 0 0 -2 -10 -4 -20 -6 -30 -8 -40 -10 -50 -12 -14 -60 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0

  31. Nerekurzivni digitalni filtri

  32. u us F Primjer - aritmetička sredina

  33. M-point moving averagesystem ili Interesantan je sustav koji služi za “glačanje” (usrednjavanje) slučajnih varijacija u signalu. Sustav ima konačan impulsni odziv - FIR sustav

  34. šum orginalni signal 7 0.4 6 5 0.2 4 amplituda amplituda 0 3 2 -0.2 1 -0.4 0 0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50 vremenski indeks n vremenski indeks n Primjer - MATLAB

  35. 8 7 6 6 5 4 4 amplituda amplituda 3 2 2 1 0 0 0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50 vremenski indeks n vremenski indeks n orginalnisignal orginalni signal šum y[n] - izlaz iz moving average filtra signal + šum Primjer - nastavak

  36. FIR sustav za M=2 Pogledajmo o kojem se sustavu radi: UzmimoM=2

  37. FIR sustav za M=2 ...

  38. FIR sustav za M=2 ... Isto pomoću Z-transformacije

  39. FIR sustav za M=2 ... Niskopropusni filtar

  40. Amplitudna karakteristika, M=2 Fazna karakteristika, M=2 0 1 0.8 -20 0.6 -40 Amplituda Faza u stupnjevima 0.4 -60 0.2 -80 0 0 0.2p 0.4p 0.6p 0.8p p 0 0.2p 0.4p 0.6p 0.8p p frekvencija frekvencija FIR sustav za M=2 ...

  41. FIR sustav za proizvoljni M Za proizvoljni M vrijedi: ........

  42. gdje je step u FIR sustav za proizvoljni M ... Amplitudno-fazna karakteristika Amplitudna karakteristika Fazna karakteristika

  43. Amplitudna karakteristika Fazna karakteristika 1 100 M=5 50 0.8 M=14 0 0.6 Faza u stupnjevima Amplituda -50 0.4 -100 M=5 0.2 -150 M=14 0 -200 0 0.2p 0.4p 0.6p 0.8p p 0 0.2p 0.4p 0.6p 0.8p p frekvencija frekvencija FIR sustav za proizvoljni M ...

  44. , gdje je faza Grupno kašnjenje Daljnji parametar za karakterizaciju filtara je grupno kašnjenje. mjera linearnosti fazne funkcije za prije navedeni primjer:

  45. Projektiranje FIR filtra Pretpostavimo da želimo sustav (filtar) koji će: - gušiti signal u1[n] (kosinus kutne frekv. 0,1 rad/sec) - propuštati signal u2[n] (kosinus kutne frekv. 0,4 rad/sec) Radi jednostavnosti uzmimo: - red filtra N=2 (tri uzorka impulsnog odziva) - impulsni odziv filtra Pretpostavimo signal koji je suma kosinusnih signala

  46. Projektiranje FIR filtra ... Jednadžba diferencija ovog sustava je: a pripadna frekvencijska karakteristika

  47. Projektiranje FIR filtra ... Amplitudna i fazna karakteristika filtra su Iz zahtjeva na filtar određujemo a i b } što daje

  48. Ulazni signal / filtrirani signal Ulazni signali 4 4 3 3 2 2 Amplituda 1 Amplituda 1 0 0 -1 -1 -2 -2 0 20 40 60 80 100 0 20 40 60 80 100 Vremenski indeks n Vremenski indeks n Ulaz u[n]=u1[n]+u2[n] Ulaz u1[n] Ulaz u2[n] Izlaz y[n] Ulaz u[n]=u1[n]+u2[n] Projektiranje FIR filtra ... Uz pobudu:

More Related