Bài 10 thiết kế bộ lọc iir thông dải

Bài 10: Thiết kế bộ lọc IIR thông dải sử dụng bộ lọc : 1, Butterworth 2, Chebyshev loại 1 3, Chebyshev loại 2 Bài tập lớn xử lý tín hiệu số ptit thầy Trần Tuân Cơ sở lý thuyết. A. Bộ lọc số lý tưởng 1. Khái niệm Khái niệm về dải thông và dải chặn: Dải thông là dải tần số mà hệ xử lý số cho tín hiệu số đi qua, dải chặn là dải tần số mà hệ xử lý số không cho tín hiệu số đi qua. Đối với hệ xử lý số lý tưởng: dải thông 2 là vùng tần số mà |H(ej)|= 1, còn dải chặn |H(ej)|= 0. Tần số giới hạn giữa dải thông và dải chặn gọi là tần số cắt và thường được ký hiệu là c. Đối với hệ xử lý số thực tế: Quy ước tần số giới hạn của dải thông là c, tần số giới hạn của dải chặn là p, giữa dải thông và dải chặn tồn tại dải quá độ p = |p c| và p càng nhỏ càng tốt. Cơ sở lý thuyết. A. Bộ lọc số lý tưởng 1. Khái niệm Khái niệm về dải thông và dải chặn: Dải thông là dải tần số mà hệ xử lý số cho tín hiệu số đi qua, dải chặn là dải tần số mà hệ xử lý số không cho tín hiệu số đi qua. Đối với hệ xử lý số lý tưởng: dải thông 2 là vùng tần số mà |H(ej)|= 1, còn dải chặn |H(ej)|= 0. Tần số giới hạn giữa dải thông và dải chặn gọi là tần số cắt và thường được ký hiệu là c. Đối với hệ xử lý số thực tế: Quy ước tần số giới hạn của dải thông là c, tần số giới hạn của dải chặn là p, giữa dải thông và dải chặn tồn tại dải quá độ p = |p c| và p càng nhỏ càng tốt. Cơ sở lý thuyết. A. Bộ lọc số lý tưởng 1. Khái niệm Khái niệm về dải thông và dải chặn: Dải thông là dải tần số mà hệ xử lý số cho tín hiệu số đi qua, dải chặn là dải tần số mà hệ xử lý số không cho tín hiệu số đi qua. Đối với hệ xử lý số lý tưởng: dải thông 2 là vùng tần số mà |H(ej)|= 1, còn dải chặn |H(ej)|= 0. Tần số giới hạn giữa dải thông và dải chặn gọi là tần số cắt và thường được ký hiệu là c. Đối với hệ xử lý số thực tế: Quy ước tần số giới hạn của dải thông là c, tần số giới hạn của dải chặn là p, giữa dải thông và dải chặn tồn tại dải quá độ p = |p c| và p càng nhỏ càng tốt.

HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG BỘ MƠN XỬ LÝ TÍN HIỆU SỐ BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN Họ tên: Lừ Thị Thưởng – B21DCCN701 Nhóm lớp học: ELE1330-20221-03 Giảng viên giảng dạy: Trần Tuấn Anh HÀ NỘI - 2022 ĐỀ BÀI Thiết kế lọc IIR thông dải sử dụng lọc : 1, Butterworth 2, Chebyshev loại 3, Chebyshev loại I Cơ sở lý thuyết A Bộ lọc số lý tưởng Khái niệm Khái niệm dải thông dải chặn: Dải thông dải tần số mà hệ xử lý số cho tín hiệu số qua, dải chặn dải tần số mà hệ xử lý số khơng cho tín hiệu số qua - Đối với hệ xử lý số lý tưởng: dải thông 2 vùng tần số mà |H(ej)|= 1, dải chặn |H(ej)|= Tần số giới hạn dải thông dải chặn gọi tần số cắt thường ký hiệu c - Đối với hệ xử lý số thực tế: Quy ước tần số giới hạn dải thông c, tần số giới hạn dải chặn p, dải thông dải chặn tồn dải độ p = |p - c| p nhỏ tốt Phân loại 3 Bộ lọc số lý tưởng Bộ lọc thông dải lý tưởng Bộ lọc thông dải lý tưởng hệ xử lý số IIR khơng nhân quả, khơng thể thực thực tế B Bộ lọc số IIR Có phép biến đổi phép biến đổi chính: ✓ Phương pháp tương đương vi phân ✓ Phương pháp xung bất biến ✓ Phương pháp biến đổi song tuyến kiểu lọc tương tự hay gặp chươngtrình: ✓ Butterworth ✓ Chebyshev type Chebyshev type ✓ Elip Phép biến đổi từ miền (s) sang miền (z) a Phương pháp tương đương vi phân => Phương pháp ánh xạ nhiều hạn chế b Phương pháp xung bất biến c Phương pháp song tuyến Bộ lọc Butterworth Sau xác định N, ta có hàm truyền chuẩn hóa lọc Butterworth: Bộ lọc Chebyshev loại Các bước thiết kế lọc Chebyshev loại 1: 10 Bộ lọc Chebyshev loại 11 Các bước thiết kế lọc Chebyshev loại 2: 12 Dịch tần lọc tương tự II Thiết kế lọc Thiết kế lọc IIR thông dải sử dụng lọc Butterworth Code matlab : wp = [0.2 0.7] ws = [0.1 0.8] rp = 0.07 rs = 0.1 f = 8000 [n,wn]= buttord(wp,ws,rp,rs) %{Tính tốn tần số thứ tự điểm cắt cho lọc Butterworth }% [b,a] = butter(n,wn,'bandpass') %{thiết kế lọc kỹ thuật số tương tự Butterworth}% freqz(b,a,1024,f) %{tạo đáp ứng tần số điểm tần số vector f, bỏ qua đối số ngõ lệnh freqz vẽ đáp ứng biên độ pha hình}% 13 Nhận xét: Tín hiệu đầu vào: Tần số 0-500 500-3500 3500-400 Tín hiệu đầu vào Tăng nhanh từ -27 đến Là đường thẳng có giá trị Giảm nhanh từ đến -30 Tín hiệu đầu ra: Tần Số 0-1000 1000-3000 3000-4000 Tín hiệu đầu Giảm dần từ 70 đến giá trị Gần đường thẳng Giảm dần từ đến -70 14 Thiết kế lọc IIR thông dải sử dụng lọc Chebyshev loại Code matlab : fs=7000; kp=0.4; ks=50; fp1=1400; fp2=2100; fs1=1050; fs2=2450; wp1=fp1/(fs/2); wp2=fp2/(fs/2); ws1=fs1/(fs/2); ws2=fs2/(fs/2); [n,wc]=cheb1ord([wp1 wp2], [ws1 ws2], kp, ks); %tính tốn thứ tự cho lọc Cheby loại [b,a]=cheby1(n, kp, wc, 'bandpass'); %thiết kế lọc Chebyshev loại freqz(b,a,1000,fs); 15 Nhận xét: Tần số - 1050 1400-2100 2450-3500 Tín hiệu đầu vào Tăng dần từ -400 đến giá trị Là đường thẳng có giá trị Giảm dần từ giá trị đến -400 Tín hiệu đầu Gần đường thẳng Giảm dần từ đến -900 Gần đường thẳng có giá trị -900 Thiết kế lọc IIR thông dải sử dụng lọc Chebyshev loại Code matlab: fs=7000; kp=0.4; ks=50; fp1=1400; fp2=2100; fs1=1050; fs2=2450; wp1=fp1/(fs/2); wp2=fp2/(fs/2); ws1=fs1/(fs/2); ws2=fs2/(fs/2); [n,wc]=cheb2ord([wp1 wp2], [ws1 ws2], kp, ks); %tính tốn thứ tự cho lọc Cheby loại [b,a]=cheby2(n, kp, wc, 'bandpass'); %thiết kế lọc Chebyshev loại freqz(b,a,1000,fs); 16 Nhận xét : Tần số 0-1050 Tín hiệu đầu vào Tại điểm tần số giảm: ban đầu tần số giảm nhanh tăng nhanh giá tri ban đầu (Giá trị 0) 1400-2100 Là đường thẳng có giá trị Tại điểm tần số giảm: ban đầu tần số giảm nhanh tăng nhanh giá tri ban đầu (Giá trị 0) 2450-3500 Tín hiệu đầu Tại điểm tần số giảm: tần số giảm dần từ xuống mức thấp sau tăng đột ngột lên giá trị cao Lần giảm tần số cuối giảm dần Là đường thoải có giá trị giảm dần Tại điểm tần số giảm: tần số giảm dần từ xuống mức thấp sau tăng đột ngột lên giá trị cao Lần giảm tần số cuối giảm dần Ngồi ra, transition tín hiệu đầu lớn transition tín hiệu đầu vào (transition tín hiệu đầu vào gần 17