75616

ПРИМЕНЕНИЕ ЦОС ДЛЯ ОБРАБОТКИ КОРОТКИХ СИГНАЛОВ. ОКОННАЯ ФИЛЬТРАЦИЯ

Лекция

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

В том случае если анализируется одночастотный сигнал и он занимает все временное окно массив частотного спектра содержит только один ненулевой элемент номер которого равен количеству периодов сигнала во временном окне. Если же сигнал занимает не все временное окно а его часть то частотный спектр будет растекаться т. Для упрощения записи формулы приводятся в аналитической а не в дискретной форме с временным окном...

Русский

2015-01-15

233.5 KB

4 чел.

ОС. Лекция 10

ПРИМЕНЕНИЕ ЦОС ДЛЯ ОБРАБОТКИ КОРОТКИХ СИГНАЛОВ. ОКОННАЯ ФИЛЬТРАЦИЯ

Информативным параметром сигнала часто является частота. Для ее определения обычно используется быстое преобразование Фурье (БПФ). В том случае, если анализируется одночастотный сигнал и он занимает все временное окно, массив частотного спектра содержит только один ненулевой элемент, номер которого равен количеству периодов сигнала во временном окне (рис. 1).

                         А                                                              Б

                                                              

Рис. 1

Если же сигнал занимает не все временное окно, а его часть, то частотный спектр будет «растекаться», т.е. будет занимать несколько частотных линий (рис. 2).

            А                                                                  Б

                                                      

Рис. 2

Кроме того, в частотном спектре появляются т.н. боковые лепестки. Этот эффект называют эффектом Гиббса. Количество боковых лепестков видно на рис. 3, на котором амплитуда частотной составляющей представлена в логарифмическом масштабе. Количество периодов сигнала здесь равно 50. Для подавления боковых лепестков в частотном спектре применяется оконная  фильтрация.

                            Рис. 3

В настоящее время известны десятки различных по эффективности весовых функций. В идеальном случае хотелось бы иметь весовую свертывающую функцию с минимальной амплитудой осцилляций, высокую и узкую в главном максимуме.

В таблицах 1 и 2 приведены формулы и основные спектральные характеристики наиболее распространенных и часто используемых весовых окон. Носители весовых функций, в принципе, являются неограниченными и при использовании в качестве весовых окон действуют только в пределах окна и обнуляются за его пределами, что выполняется без дальнейших пояснений. Для упрощения записи формулы приводятся в аналитической, а не в дискретной форме, с временным окном 2t, симметричным относительно нуля (т.е. 0t). При переходе к дискретной форме окно 2t заменяется окном 2N+1 (полное количество точек дискретизации выделяемой сигнальной функции), а значения t - номерами отсчетов n (t = ntt). Следует заметить, что большинство весовых функций на границах окна (n = N) принимают нулевые или близкие к нулевым значения, т.е. фактическое окно усечения данных занижается на 2 точки. Последнее исключается, если принять 2t= (2N+3) tt.

Таблица 3.2.1.

Основные весовые функции

Временное окно

Весовая функция

Фурье-образ

Естественное (П)

П(t) = 1, |t|t; П(t) = 0, |t|>t

П(w) = 2t sinc[wt]

Бартлетта (D)

b(t) = 1-|t|/t

B(w) = t sinc2(wt/2).

Хеннинга, Ганна

p(t) = 0.5[1+cos(pt/t)]

0.5П(w)+0.25П(w+p/t)+0.25П(w-p/t)

Хемминга

p(t) = 0.54+0.46 cos(pt/t)

0.54П(w)+0.23П(w+p/t)+0.23П(w-p/t)

Карре (2-е окно)

p(t) = b(t) sinc(pt/t)

t·B(w)*П(w), П(w) = 1 при |w|<p/t

Лапласа-Гаусса

p(t) = exp[-b2(t/t)2/2]

[(t/b) exp(-t2w2/(2b2))] * П(w)

Кайзера-Бесселя

 

p(t) =,

Jo[x] =[(x/2)k/k!]2

Вычисляется преобразованием Фурье.

Jo[x] - модифицированная функция

          Бесселя нулевого порядка

Таблица 3.2.2.

Характеристики спектров весовых функций

Параметры

Ед.

изм.

П-

окно

Барт-

летт

Лан-цош

Хен-

нинг

Хемминг

Кар-

ре

Лаплас

Кайзер

Амплитуда:

 Главный пик

 1-й выброс(-)

 2-й выброс(+)

Ширина Гл. пика

Положения:

    1-й нуль

    1-й выброс

    2-й нуль

    2-й выброс

t

%Гл.п.

- “ -

wt/2p

wt/2p

wt/2p

wt/2p

wt/2p

2

0.217

0.128

0.60

0.50

0.72

1.00

1.22

1

-

0.047

0.89

1.00

-

-

1.44

1.18

0.048

0.020

0.87

0.82

1.00

1.29

1.50

1

0.027

0.0084

1.00

1.00

1.19

1.50

1.72

1.08

0.0062

0.0016

0.91

1.00

1.09

1.30

1.41

0.77

-

-

1.12

-

-

-

-

0.83

0.0016

0.0014

1.12

1.74

1.91

2.10

2.34

0.82

.00045

.00028

1.15

1.52

1.59

1.74

1.88

В качестве примера на рис. 4-6 приведены результаты применения оконных фильтров Барлетта, Хемминга и Хеннинга.

                                А                                                                          Б

                               В                                                                              Г

               Рис. 4. Пример использования оконного фильтра Барлетта.   

                                                               

                                                                   

                                    

                   Рис. 5. Пример использования оконного фильтра Хемминга.  

                                                                        

                   Рис. 6. Пример использования оконного фильтра Хеннинга.  

Литература.

  1.  Сергиенко А.Б. Цифровая обработка сигналов. Учебник для вузов. М.:Питер, 2006.
  2.  Давыдов А.В. Цифровая обработка сигналов. http://prodav.narod.ru/textbook/index.html 


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

15029. Есенберлин романындағы Алаш рухы 83 KB
  Халық ғұмыры – тарихи дамудың диалектикалық заңдылығын құрайтын жалғыз нысана. Дәуірлер сипатынан табиғи дамудың бел-белестерін, алған асу, шыққан биігін пайымдап, кешегі мен бүгіннің арақатынасын ажыратуға, өзгенің өресі жетпес..
15030. Ә.Нұрпейісовтың Қан мен тер романына салыстырмалы-салғастырмалы талдау 68.5 KB
  УДК 828.215.121.22 ЄБДІЖЄМІЛ НҰРПЕЙІСОВТЫЊ ЌАН МЕН ТЕР РОМАНЫНА САЛЫСТЫРМАЛЫСАЛЃАСТЫРМАЛЫ ТАЛДАУ Жиенхан Айжан Коржунбаева Меруерт Қанапияқызы Б.Ахметов атындағы Павлодар педколледжі Қан мен тер трилогиясының сюжеттік – композициялық желілері де бір...
15031. Әдеби жанрлар 64 KB
  Әдеби жанрлар Әдеби жанрлар фр. тілінде genre түр тек жанр [346 246] – ауызша және жазбаша шығармалардың көркем даму процесінде қалыптасады. Шығарма жанры дәстүрлі түрде мынадай негізгі белгісі бойынша анықталады бір жанрдағы шығармаларды біріктіретін және ай
15032. Әдеби шығарма, көркем мәтінді проблемалық талдай оқыту жолдары 42 KB
  Қазіргі педагогтың кәсіби біліктілігі. Қарағанды қалалық білім басқармасы Білім дамыту Орталығы V қалалық ғылымиәдістемелік конференциясының жадығаттары 28 сәуір 2003ж.Қарағанды 2003ж. 35 бет Әдеби шығарма көркем мәтінді проблемалық талдай оқыту жолдары Ахано...
15033. Әдебиет пен сынның биік белесі 49.5 KB
  ӘДЕБИЕТ ПЕН СЫННЫҢ БИІК БЕЛЕСІ Nov 202006 00:00 by oljas Қазіргі қазақ әдебиеті сынының тарихына оның жүріп өткен жолына көркемдік сапа деңгейі тұрғысынан қарағанда бірнеше айтулы кезеңдерді атап өтуге болар еді. ХХ ғасырдың 2030 жылдарында алаш арыстары негізін қалаған осылар...
15034. Әлем әдебиетіндегі сентиментализм 54 KB
  Әлем әдебиетіндегі сентиментализм ...Өткен ғасырлар үлесіндегі әлем әдебиетінде көптеген әдеби ағымдардың болғаны баршаға аян. Сол ағымдардың ішіндегі 18ғасыр дың екінші жартысы мен 19ғасырдың басында дамыған ағым – сентиментализм. Сентиментализм французша сезім с
15035. Жүрегі жүз жыл жырлаған (Жамбыл) 85 KB
  Жүрегі жүз жыл жырлаған Менің пірім Сүйінбай... Қазақ халқы табиғатынан ақын халық. Есте жоқ ескі замандардан бергі ел тарихының көркем шежіресін жасаушылар да оның сақтаушылары да сөз зергерлері – ақындар. Ғасырдан ғасырға жалғасып атадан ұрпаққа мирас ...
15036. Жүсіп Баласағұн шығармаларының Қазақ ақындарымен сабақтастығы 56.5 KB
  Жүсіп Баласағұнның және ХІХХХ ғасыр басындағы қазақ әдебиеті өкілдерінің шығармашылығындағы замана бейнесі Түркі әлеміне есімі мәшһүр болып қайта өрлеу дәуірінің аса көрнекті ақыны данышпанойшылы Жүсіп Баласағұн өнегелі ойтолғамдарын өзінің Құтадғу білік
15037. Жыр жампозы - Жамбыл 47 KB
  ӘОЖ 801: 894.342 ЖЫР ЖАМПОЗЫ К.Ж. Демеш Жамбыл облысы әкімияты Тараз қ. Қашанда халық арасынан өнерімен елді сүйсіндірген адамдар шығып отырған. Олар елді қиынқыстау шағында қиыншылықтан шығуға қол ұшын берумен қатар рухани тірегі бола білді. Ел мақтанышына айна