Моделирование низкочастотного цифрового фильтра с бесконечной импульсной характеристикой с помощью пакета программ Matlab - Дипломная работа

1. ОБЗОР МЕТОДОВ ЦИФРОВОЙ ОБРАБОТКИ 1.1 Цели и задачи цифровой обработки сигналов 1.2 Методы цифровой обработки сигналов 1.3 Устройства цифровой обработки сигналов 1.4 Применение цифровой обработки сигналов 2. АНАЛИЗ МЕТОДОВ ЦИФРОВОЙ ФИЛЬТРАЦИИ В ОБРАБОТКЕ СИГНАЛОВ 2.1 Cвойства цифровых фильтров 2.2 Структура цифровых фильтров 2.3 Методы синтеза цифровых фильтров 3. СИНТЕЗ И МОДЕЛИРОАНИЕ ЦИФРОВОГО ФИЛЬТРА В ПРОГРАММНОЙ СРЕДЕ MATLAB 3.1 Применение системы MATLAB для синтеза цифровых фильтров 3.2 Синтез и моделирование цифровых фильтров в среде MATLAB 3.3 Синтез и моделирование цифровых фильтров нижних частот в среде MATLAB 4. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОБОСНОВАНИЕ 4.1 Обоснование тем с элементом научно-исследовательского характера 4.2 Расчет проделанной работы 4.3 Затраты на материалы 4.4 Затраты на спецоборудование 5. ОХРАНА ТРУДА И ПРОМЫШЛЕННАЯ ЭКОЛОГИЯ 5.1 Характеристика производственного объекта 5.2 Анализ опасных и вредных производственных факторов 5.3 Мероприятия по технике безопасности во время работы 5.4 Мероприятия по технике безопасности в аварийных ситуациях 5.5 Расчеты, подтверждающие или обеспечивающие безопасные условия труда СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ ВВЕДЕНИЕ В настоящее время область применения ЦОС расширяется. Основными целями фильтрации является улучшение качества сигнала: устранение или снижение помех, извлечение из сигналов информации или разделение нескольких сигналов, объединенных ранее для эффективного использования доступного канала связи. Проектирование устройств цифровой обработки сигналов может осуществляться при наличие математического и программного обеспечений, а также технических средств. Современные тенденции в проектировании устройств цифровой обработки сигналов связаны с разработкой цифровых устройств и программного продукта: она все больше сводится к компьютерному моделированию. К таким технологиям относится получившая широкое распространение в мире программная среда MATLAB, созданная компанией TheMathWorks, Inc. На основе программных средств в MATLAB разработаны программы, представляющие собой средства, предназначенные для моделирования путем интерактивного общения без прямого доступа к программным средствам с графическим выводом результатов. Целью дипломного проекта является синтез и моделирование низкочастотного цифрового фильтра с бесконечной импульсной характеристикой (БИХ) с помощью пакета программ MATLAB. Для достижения данной цели необходимо решить следующие задачи: - обзор методов цифровой обработки сигналов; - анализ методов цифровой фильтрации; - исследование методов синтеза БИХ фильтров; - моделирования цифровых фильтров в среде MATLAB . 1. В природе все измеримые физические величины представляются аналоговыми сигналами. В случае цифровой обработки сигналов (ЦОС) аналоговый сигнал преобразуется в двоичную форму устройством, которое называется аналого-цифровым преобразователем(АЦП). На выходе АЦП получается двоичное представление аналогового сигнала, которое затем обрабатывается арифметическим цифровым сигнальным процессором (DSP). Эта информация обычно присутствует в амплитуде сигнала, в частоте или в спектральном составе. В качестве примера рассмотрим обработку аудиосигнала на рисунке 1.2, АЦП преобразует аналоговый сигнал, собранный аудиовходом, например микрофоном, в цифровой сигнал, который может обрабатываться компьютером. Это количество раз, когда преобразователь производит выборку аналогового сигнала, его единица измерения - Герц (Гц). Цифровые электронные системы могут быть как суперкомпьютерами, настольными компьютерами и ноутбуками, так и планшетными компьютерами и смартфонами, а также небольшими ЦОС-специфическими системами и SoCs, включая специализированные интегральные схемы (ASIC), специализированные процессоры набора команд (ASIP), полевые Программируемые вентильные матрицы (FPGA), процессоры общего назначения DSP (GPDSP) и микропроцессоры общего назначения (GPP). Цифровые фильтры делятся на два больших класса: фильтры с бесконечной импульсной характеристикой, рекурсивные (БИХ) и фильтры с конечной импульсной характеристикой нерекурсивные (КИХ) [11]. В частотной области требования могут предъявляться: - только к АЧХ или к характеристике ослабления (затухания) без каких- либо ограничений на ФЧХ. Первая группа команд меню File состоит из команд New, Open, Open selection, Run script, Debug.Команда New (Новый) позволяет перейти к созданию нового объекта среды MatLAB - M-файла (текстового файла на языке MatLAB), графического файла (фигуры) или файла модели (Model).