Зертханалы жмыс 6
 Скачать 3.53 Mb.
|
|
Ғ.Дәукеев атындағы «Алматы энергетика және байланыс университеті» Коммерциялық емес акционерлік қоғамы Телекоммуникациялық желілер және жүйелер кафедрасы Зертханалық жұмыс №6 Тақырыбы: Рекурсивті емес цифрлық сүзгілерді синтездеу және зерттеу Пәні: Телекоммуникациялық жүйелерде сигналды цифрлық өңдеу негіздері Мамандығы: Радиотехника, электроника және телекоммуникациялар Орындаған: Серикпаева А. Тобы: РЭТк-20-6 Қабылдаған: аға оқытушы Искакова А.Ж. Алматы 2022 Зертханалық жұмыс №6 Рекурсивті емес цифрлық сүзгілерді синтездеу және зерттеу Жұмыстың мақсаты:Рекурсивті емес цифрлық сүзгілерді (РЦС) ПЭВМ-де синтездеу, модельдеу және зерттеу жолымен бағдарламалау туралы теориялық білімді бекіту. Зертханалық жұмыстың тапсырмасы: 6.2.1 MatLAB бағдарламасының командалық терезесінде SPTool біріктірілген қабықшасын sptool командасы арқылы іске асырамыз. SPTool командалық терезесінде Filters (Фильтрі) аумағында New Design (жаңа фильтрді ашу) таңдау. Filter Design ашылған терезесінде Algorithm тізімінде Kaiser Window FIR (КИХ-фильтр Кайзер терезесінде) есептелетін сүзгінің прототипін таңдаңыз. Type тізімінде Bandpass фильтр түрін таңдау – жолақты фильтр. Өткізу жолағының параметрін орнату (Bandpass аймағы) – Fp өткізу жолағының шектес жиілігі және максималды мүмкін болатын Rp мәні өткізу жолағының ішіндегі амплитуданы төмендету (децибелмен). Кідірту жолағының параметрін орнату (Stopband аймағы) – Fs кідірту жолағының шектес жиілігі және максималды мүмкін болатын Rs мәні кідірту жолағының ішіндегі амплитуданы төмендету (децибелмен). Sampling Frequency терезесінде дискретизация жиілігіне мән беру (Гц). Apply батырмасын басып, синтезделген фильтрдің параметрлерін алып filt 1 объектісіне жазу. 6.2.2 Ұқсас түрде синтезделетін фильтрдің параметрлерін орнату: Equiripple FIR (КИХ- біркелкі аралық сүзгі)- filt 2 объектісі. Least Square FIR (КИХ- ең кіші квадраттар сүзгісі) filt 3 объектісі. Bitterwhorth IIR (рекурсивті Баттерворттың БИХ-фильтрі) (КИХ-типті фильтрлермен салыстыру үшін синтезделеді) - filt 4 объектісі. 6.2.3 Фильтрлерді кұру барысында оның ретінің мағынасын жазып алу керек (КИХ-фильтрлері үшін импульстік сипаттама ұзындығы), фильтрлердің сипаттамалық графигін қарап сақтап алу керек. Ол үшін Filters аймағындағы SPTool терезесінде қарастырылып жатқан фильтрдің атын белгілеп, сосын сол облыстағы View батырмасын басу қажет. Сонымен қатар экранда бір уақытта кез келген түрде АЖС,ФЖС графиктерін, топтық кешігу уақытына тәуелді жиілікті, Z-жазықтықтығындағы полюстер мен нөлдер суретін қадамдық бірлік әсерінің уақыттық жауап графиктерді көрсетуге болады; бұл әрекетті орындау үшін, Plots (Графики) терезесі облысындағы керекті график түрлерін тінтуірмен белгілеу қажет. 6.2.4 Алынған фильтрлерді сигналды фильтрлеу үшін қолдану. Ол үшін SPTool терезесіндегі Filters облысында – фильтр атын, Signals аймағында фильтр арқылы түрлендіру керек болған сигналдың атын белгілеп алу керек,сосын Apply батырмасын басу қажет. Нәтижесінде бірінші облыста sig және кезекті ретттік номерден құралатын сигналдың жаңа аты пайда болады. Зертханалық жұмысты орындау нұсқалары. 1 кесте – Бастапқы берілгендер
Тапсырманың орындалуы. 1. Filter Design ашылған терезесіндегі Algorithm тізіміндегі Kaiser Window FIR (КИХ-фильтр Кайзер терезесінде) есептелетін сүзгінің прототипі.  1 сурет - КИХ-фильтр Кайзер терезесінде 2. Нұсқа бойынша параметрлерді орнатып Equiripple FIR (КИХ- біркелкі аралық сүзгі) мен Least Square FIR (КИХ- ең кіші квадраттар сүзгісі) сүзгінің импульстік сипаттамаларын аламыз.  2 сурет - Least Square FIR амплитудалық сипаттамасы  3 сурет - Least Square FIR фазалық сипаттамасы  4 сурет - Least Square FIR импульстік сипаттамасы Келесі Equiripple FIR (КИХ- ең кіші квадраттар сүзгісі) бойынша сипаттамалар аламыз.  5 сурет - Equiripple FIR амплитудалық сипаттамасы  6 сурет - Equiripple FIR фазалық сипаттамасы  7 сурет - Equiripple FIR импульстік сипаттамасы 3. Алынған рекурсивті емес сүзгі түрлерін Bitterwhorth IIR (рекурсивті Баттерворттың БИХ-фильтрі) (КИХ-типті фильтрлермен салыстыру үшін синтезделеді) - filt 4 объектісі.  8 сурет – Баттерфорт сүзгінің амплитудалық сипаттамасы  9 сурет – Баттерфорт сүзгінің фазалық сипаттамасы  10 сурет – Баттерфорт сүзгінің импульстік сипаттамасы 1.4 Бақылау сұрақтары 6.4.1 Төмендегі терминдерді анықтаңыз: өткізу қабілеттілігі, басу аймағы, таңдау жиілігі, жиіліктегі селективті көрсеткіштері. Өткізу қабілеті – бұл компьютерлік желінің мәліметтерді жіберу қабілеті секундына бит (Bps). Бұл термин ауызекі тілде адамның белгілі бір уақыттағы міндеттерге немесе терең ойларға қабілеттілігін көрсету үшін қолданылуы мүмкін. Басу жолағы-электр тізбегінің немесе электронды сүзгі, телефон желісі сияқты механикалық сияқты басқа динамикалық жүйенің сигналы өткізілмейтін екі нақты жиілік арасындағы жиілік жолағы. іріктеу жиілігі (sampling frequency): сигналды сандық түрде жазу немесе көрсету кезінде уақыт бірлігіндегі (секундтағы) таңдамалы сигнал мәндерінің Саны. 6.4.3 ЦС синтезі дегеніміз не? FIR сүзгі коэффициенттерінің физикалық мәні қандай? "Синтез" - бұл виртуализация негізінде сенімді, өнімділігі жоғары, істен шығуға төзімді, жүктемесі жоғары, масштабталатын аумақтық бөлінген қорғалған деректер орталықтарын және ақпараттық қауіпсіздік саласындағы ресейлік реттеушілердің талаптарын қанағаттандыратын пайдаланушылардың қорғалатын ақпаратқа қол жеткізу құқықтарын ажырататын автоматтандырылған жүйелерді құруға арналған отандық қорғалған технологиялық платформа. Соңғы импульстік реакциясы бар сүзгі (рекурсивті емес сүзгі, КИХ-сүзгі) немесе FIR-сүзгі (fir сокр. Finite impulse response — соңғы импульстік сипаттама) - сызықтық цифрлық сүзгілердің бір түрі, оның тән ерекшелігі оның импульстік сипаттамасының уақыт шектеулігі болып табылады (белгілі бір уақыттан бастап ол дәл нөлге айналады). 6.4.4 Цифрлық фильтрлердің тұрақтылығын анықтауға мүмкіндік беріңіз. Тұрақты және тұрақсыз жүйелер үшін нөлдер мен полюстер картасын мысал келтіріңіз. Рекурсивті емес сандық сүзгілердің тұрақтылығы. Рекурсивті емес сүзгілердің аналогтық прототиптері ОЖ жоқ сызықтық тізбектер болғандықтан, олар тұрақты динамикалық тізбектерге жатады. Рекурсивті емес сүзгі де тұрақты, өйткені ол соңғы импульстік сипаттамаға ие. Рекурсивті сандық сүзгілердің тұрақтылығы. ОЖ-мен сызықтық динамикалық жүйелердің дискретті аналогтары болып табылатын рекурсивті сандық сүзгілердің тұрақтылығын қарастырыңыз. Егер у-у1 _2 мәндерінің жиынтығы берілсе,..., y,,,, содан кейін кіріс сигналы өшірілген кезде сандық сүзгі теориялық тұрғыдан шексіз санау тізбегінің элементтерін құрайды ур yi+v yi+2,..., еркін тербеліс деп санайтын уп. 6.4.5 Цифрлық жүйелер үшін тұрақтылық шегі қандай? Неліктен және нөлдер мен тіректер күрделі ұшақтың шығу тегі жақын болған сүзгілер неліктен артық? Сандық сүзгінің тұрақтылығы оның беріліс функциясы бойынша бағаланады. Сандық сүзгі үшін оның модульдік беріліс функциясының барлық полюстері біреуден аз болуы қажет және жеткілікті (яғни z жазықтығындағы бірлік шеңбердің ішінде жатыр).Сондай-ақ, сандық сүзгінің тұрақтылығын сүзгінің импульстік сипаттамасынан бағалауға болады. Егер сүзгінің импульстік реакциясы жақындаса, онда сүзгі тұрақты болады. Бұл сонымен қатар сүзгі конвергенциясының қажетті және жеткілікті шарты болып табылады. Қортынды Бұл зертханалық жұмыста рекурсивті емес цифрлық сүзгілерді (РЦС) ПЭВМ-де синтездеу, модельдеу және зерттеу жолымен бағдарламалау туралы теориялық білімді алдық. MatLAB бағдарламасындағы sptool командасы арқылы іске асырдық. Нұсқа бойынша Algorithm тізімінде Kaiser Window FIR (КИХ-фильтр Кайзер терезесінде) есептелетін сүзгінің прототипін таңдап, сұлбасын алдық. Ұқсас түрде синтезделетін фильтрдің параметрлерін орнату арқылы Equiripple FIR (КИХ- біркелкі аралық сүзгі), Least Square FIR (КИХ- ең кіші квадраттар сүзгісі), Bitterwhorth IIR (рекурсивті Баттерворттың БИХ-фильтрі) (КИХ-типті фильтрлермен салыстыру үшін синтезделеді) сұлбаларын алдық. |