Xử lý tín hiệu số - PTITVL Slide XLTHS

HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG BÀI GIẢNG MƠN HỌC: XỬ LÝ TÍN HIỆU SỐ Giảng viên: Lê Xuân Thành Điện thoại/E-mail: 0912.562.566/thanhqn80@gmail.com Bộ môn: Lý thuyết mạch-Khoa Kỹ thuật điện tử Biên soạn: Học kỳ I năm học 2013-2014 BÀI GIẢNG MƠN: XỬ LÝ TÍN HIỆU SỐ GIỚI THIỆU MƠN HỌC  Tên mơn học: XỬ LÝ TÍN HIỆU SỐ  Tên tiếng Anh: DIGITAL SIGNAL PROCESSING  Mã mơn học: ELE 1330  Số tín chỉ:  Loại môn học: Bắt buộc  Môn học trước: Giải tích 1, 2; Đại số  Mục tiêu môn học  Sinh viên nắm kỹ phân tích thiết kế hệ thống xử lý tín hiệu số  Sinh viên có tư hệ thống nắm kỹ giải toán xử lý tín hiệu số 3/5/2015 GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH Trang BÀI GIẢNG MƠN: XỬ LÝ TÍN HIỆU SỐ TÀI LIỆU THAM KHẢO  [1] Nguyễn Quốc Trung, Giáo trình Xử lý tín hiệu lọc số tập 1,2, NXB KHKT HN 2001  [2] Hà Thu Lan, Bài giảng Xử lý tín hiệu số, HVCNBCVT 2010  [3] Trần Thục Linh, Đặng Hoài Bắc, Giải tập Xử lý tín hiệu số Matlab, NXB Thơng tin Truyền thông 2010  [4] Hồ Anh Túy, Xử lý tín hiệu số, NXB KH&KT 1996  [5] Quách Tuấn Ngọc, Xử lý tín hiệu số, NXB Giáo dục 1999  [6] Dương Tử Cường, Xử lý tín hiệu số, NXB KH&KT 2002  [7] J G Proakis, D G Manolakis, Introduction to digital signal Processing, Macmillan 1989  [8] J G Proakis, D G Manolakis, Digital Signal ProcessingPrinciples, Algorithms and Applications, 3rd Ed, Prentice Hall 1996  [9] V Oppenheim, Ronald W Schafer, Discrete Time Signal Processing, Prentice Hall 1999 3/5/2015 GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH Trang BÀI GIẢNG MƠN: XỬ LÝ TÍN HIỆU SỐ NỘI DUNG MƠN HỌC  Chương 1: Tín hiệu hệ thống rời rạc  Chương 2: Biểu diễn tín hiệu hệ thống miền Z  Chương 3: Biểu diễn tín hiệu hệ thống miền tần số liên tục  Chương 4: Biểu diễn tín hiệu hệ thống miền tần số rời rạc  Chương : Bộ lọc số 3/5/2015 GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH Trang BÀI GIẢNG MƠN: 3/5/2015 XỬ LÝ TÍN HIỆU SỐ GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH Trang BÀI GIẢNG MÔN: XỬ LÝ TÍN HIỆU SỐ Chương TÍN HIỆU VÀ HỆ THỐNG RỜI RẠC 1.1 Khái niệm chung 1.2 Tín hiệu rời rạc 1.3 Hệ thống rời rạc 1.4 Phương trình sai phân tuyến tính 1.5 Tổng kết chương tập 3/5/2015 GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH Trang BÀI GIẢNG MƠN: XỬ LÝ TÍN HIỆU SỐ 1.1 Khái niệm chung 1.1.1 Các định nghĩa Tín hiệu (signal) dùng để đại lượng vật lý mang tin tức ta mơ tả hàm tốn học đó: VD: x(t ) = 20t2 s( x, y) = 3x + 5xy + y2 Xử lý tín hiệu (signal processing): Các cơng việc hay phép tốn thực tín hiệu nhằm đạt mục đích 3/5/2015 GIẢNG VIÊN: LÊ XN THÀNH Trang BÀI GIẢNG MƠN: XỬ LÝ TÍN HIỆU SỐ 1.1 Khái niệm chung 1.1.1 Các định nghĩa 3/5/2015 GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH Trang BÀI GIẢNG MÔN: XỬ LÝ TÍN HIỆU SỐ 1.1 Khái niệm chung 1.1.2 Hệ thống xử lý tín hiệu  Hệ thống thực biến đổi tín hiệu đầu vào (kích thích - input) thành tín hiệu đầu (đáp ứng output); đặc trưng mối quan hệ tín hiệu đầu vào đầu x(t)  T Transformer y(t) y(t) = T[x(t)], với T phép biến đổi đặc trưng cho hệ thống 3/5/2015 GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH Trang BÀI GIẢNG MƠN: XỬ LÝ TÍN HIỆU SỐ 1.1 Khái niệm chung 1.1.2 Hệ thống xử lý tín hiệu - Hệ thống tương tự x(t) y(t) - Hệ thống số x(n) y(n) - Xử lý số tín hiệu x(n) y(n) y(t) x(t) 3/5/2015 GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH Trang 10 BÀI GIẢNG MƠN: XỬ LÝ TÍN HIỆU SỐ 5.2 BỘ LỌC SỐ LÝ TƯỞNG 5.2.7 Tham số lọc thực tế 3/5/2015 GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH Trang 186 BÀI GIẢNG MƠN: XỬ LÝ TÍN HIỆU SỐ 5.2 BỘ LỌC SỐ LÝ TƯỞNG 5.2.7 Tham số lọc thực tế 3/5/2015 GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH Trang 187 BÀI GIẢNG MƠN: XỬ LÝ TÍN HIỆU SỐ 5.2 BỘ LỌC SỐ LÝ TƯỞNG 5.2.7 Tham số lọc thực tế 3/5/2015 GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH Trang 188 BÀI GIẢNG MƠN: XỬ LÝ TÍN HIỆU SỐ 5.3 BỘ LỌC SỐ FIR 5.3.1 Đặc tính xung h(n) lọc số FIR pha tuyến tính 3/5/2015 GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH Trang 189 BÀI GIẢNG MÔN: XỬ LÝ TÍN HIỆU SỐ 5.3 BỘ LỌC SỐ FIR 5.3.1 Đặc tính xung h(n) lọc số FIR pha tuyến tính Như có bốn loại lọc số FIR pha tuyến tính () =  - : - Bộ lọc loại :  = , N lẻ, đặc tính xung h(n) đối xứng - Bộ lọc loại :  = , N chẵn, đặc tính xung h(n) đối xứng - Bộ lọc loại :  =  /2 , N lẻ, đặc tính xung h(n) phản đối xứng - Bộ lọc loại :  =  /2 , N chẵn, đặc tính xung h(n) phản đối xứng 3/5/2015 GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH Trang 190 BÀI GIẢNG MÔN: XỬ LÝ TÍN HIỆU SỐ 5.3 BỘ LỌC SỐ FIR 5.3.2 Đặc tính số lọc số FIR pha tuyến tính Theo dạng đặc tính biên độ tần số H(ej) lọc số FIR pha tuyến tính phân tích trên, rút kết luận sau : - Bộ lọc loại làm lọc thông thấp dải chặn - Bộ lọc loại làm lọc thông thấp dải thông - Bộ lọc loại làm lọc dải thông - Bộ lọc loại làm lọc thông cao dải thông 3/5/2015 GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH Trang 191 BÀI GIẢNG MƠN: XỬ LÝ TÍN HIỆU SỐ 5.4 BỘ LỌC SỐ IIR 5.4.1 Mở đầu  Có phương pháp để chuyển từ lọc tương tự sang lọc số tương đương:  Phương pháp bất biến xung  Phương pháp biển đổi song tuyến  Phương pháp tương đương vi phân  Để tìm hàm truyền đạt tương tự , người ta có phương pháp tổng hợp là:  Butterworth  Chebyshev  Elip hay Cauer 3/5/2015 GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH Trang 192 BÀI GIẢNG MƠN: XỬ LÝ TÍN HIỆU SỐ 5.4 BỘ LỌC SỐ IIR 5.4.2 Phương pháp bất biến xung 3/5/2015 GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH Trang 193 BÀI GIẢNG MÔN: XỬ LÝ TÍN HIỆU SỐ 5.4 BỘ LỌC SỐ IIR 5.4.2 Phương pháp bất biến xung 3/5/2015 GIẢNG VIÊN: LÊ XN THÀNH Trang 194 BÀI GIẢNG MƠN: XỬ LÝ TÍN HIỆU SỐ 5.4 BỘ LỌC SỐ IIR 5.4.2 Phương pháp bất biến xung 3/5/2015 GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH Trang 195 BÀI GIẢNG MƠN: XỬ LÝ TÍN HIỆU SỐ 5.4 BỘ LỌC SỐ IIR 5.4.3 Phương pháp biến đổi song tuyến H  z   H a  s  s  1- z -1 T 1 z -1 3/5/2015 GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH Trang 196 BÀI GIẢNG MƠN: XỬ LÝ TÍN HIỆU SỐ 5.4 BỘ LỌC SỐ IIR 5.4.3 Phương pháp biến đổi song tuyến 3/5/2015 GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH Trang 197 BÀI GIẢNG MÔN: XỬ LÝ TÍN HIỆU SỐ 5.4 BỘ LỌC SỐ IIR 5.4.4 Phương pháp tương đương vi phân H ( z )  H a (s) s  (1- z -1 ) / T 3/5/2015 GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH Trang 198 BÀI GIẢNG MƠN: XỬ LÝ TÍN HIỆU SỐ 5.4 BỘ LỌC SỐ IIR 5.4.4 Phương pháp tương đương vi phân H ( z )  H a (s) s  (1- z -1 ) / T 3/5/2015 GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH Trang 199 BÀI GIẢNG MÔN: 3/5/2015 3/5/2015 XỬ LÝ TÍN HIỆU SỐ GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH Trang 200 ... thống xử lý tín hiệu - Hệ thống tương tự x(t) y(t) - Hệ thống số x(n) y(n) - Xử lý số tín hiệu x(n) y(n) y(t) x(t) 3/5/2015 GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH Trang 10 BÀI GIẢNG MÔN: XỬ LÝ TÍN HIỆU SỐ 1.1... XỬ LÝ TÍN HIỆU SỐ 1.2 Tín hiệu rời rạc 1.2.1 Biểu diễn tín hiệu rời rạc 3/5/2015 GIẢNG VIÊN: LÊ XUÂN THÀNH Trang 18 BÀI GIẢNG MÔN: XỬ LÝ TÍN HIỆU SỐ 1.2 Tín hiệu rời rạc 1.2.1 Biểu diễn tín hiệu. .. MÔN: XỬ LÝ TÍN HIỆU SỐ 1.2 Tín hiệu rời rạc 1.2.3 Một số định nghĩa đặc trưng với dãy số Giá trị trung bình tín hiệu số tổng giá trị tất mẫu chia cho độ dài tín hiệu x ( n)  Đối với tín hiệu số