الف – پرداخت وجه بحساب وب سایت ایران ترجمه(شماره حساب)ب- اطلاع جزئیات به ایمیل irantarjomeh@gmail.comشامل: مبلغ پرداختی – شماره فیش / ارجاع و تاریخ پرداخت – مقاله مورد نظر --مقالات آماده سفارش داده شده پس از تایید به ایمیل شما ارسال خواهند شد.
قیمت
قیمت این مقاله: 25000 تومان
(ایران ترجمه - irantarjomeh)
توضیح
بخش زیادی از این مقاله بصورت رایگان ذیلا قابل مطالعه می باشد.
شماره
۱۱۱
کد مقاله
ELC111
مترجم
گروه مترجمین ایران ترجمه – irantarjomeh
نام فارسی
آنالیز عملکرد فیلترهای بالاگذر دیجیتال FIR
نام انگلیسی
Review: Performance Analysis of FIR Digital High Pass Filters
Blackman window, Digital filter, Equiripple filter, Fir filter FDA tool, High pass filter
مرجع به فارسی
ژورنال بین المللی تحقیقات و کاربردهای مهندسی (IJERA)
دپارتمان مهندسی الکترونیک، کالج مهندسی و فن آوری،
دانشگاه فنی پنجاب، هندوستان
مرجع به انگلیسی
International Journal of Engineering Research and Applications (IJERA); Dept. of E.C.E, Ludhiana College of Engineering and Technology, Punjab Technical University, India
کشور
هندوستان
آنالیز عملکرد فیلترهای بالاگذر دیجیتال FIR
چکیده
در این مقاله، روش های طراحی مختلف فیلتر FIR مورد بحث و مقایسه قرار می گیرد. این مقاله اصول طراحی مختلف فیلترهای FIR بالا گذر با استفاده از روش های ایجاد پنجره و روش های طراحی فیلتر بهینه را مورد بحث قرار می دهد روش های ایجاد پنجره برمبنای پنجره های مستطیلی[۱]، همینگ[۲]، بلکمن[۳] و کایزر[۴] بوده و روش طراحی بهینه فیلتر برمبنای حداقل مربعات، ریپل مساوی[۵]، ریپل مساوی تعمیم یافته[۶] و ریپل مساوی باند محدود[۷] می باشد. پاسخ های مقدار برای روش های طراحی مختلف در فرکانس قطع خاص و مرتبه مختلف فیلتر مشخص شده است.
تمرکز این مطالعه بر روی فیلترهای پاسخ ضربه محدود (FIR) می باشد که تنها دارای تعداد محدودی از رابطه های مشخص در پاسخ ضربه ای خود هستند. فیلترهای FIR جزء فیلترهای دیجیتال با پاسخ ضربه محدود به شمار می آیند. آنها همچنین تحت عنوان فیلترهای دیجیتال غیر بازگشتی شناخته می شوند چرا که از فیدبک (بخش بازگشتی یک فیلتر) برخوردار نمی باشند. حصول ویژگی های ایده آل جزء اهداف این مبحث بشمار نمی آید، چرا که چنین موردی را به هیچ عنوان نمی توان حاصل نمود، در مقابل هدف حاصل آوردن ویژگی های مناسب یک فیلتر در حد کفایت آن می باشد [۱]. فیلترهای بالاگذر با استفاده از انواع مختلف روش های طراحی FIR و با بهره گیری از ادوات FDA برنامه مطلب طراحی می شوند. بسامد اصلی یکسان و مشخصه های بزرگی درطراحی به کار گرفته شده ولی در عین حال مرتبه های مختلف هرنوع فیلتر نیز مد نظر می باشد. تابع انتقال فیلتر FIR به عنوان یک نوع ایده آل با توجه به افزایش مرتبه فیلتر مدنظر خواهد بود. فیلترهای FIR می توانند دقیقا از پاسخ فاز خطی برخوردار باشند. یکی از ویژگیهای این نوع فیلترها آن است که هیچ گونه اعوجاج فاز در سیگنال به وسیله فیلتر رخ نخواهد داد [۲]. فیلترهای FIR به سادگی قابل طراحی بوده و از نوعی ثبات ورودی کران دار- خروجی کران دار (BIBO) برخوردار می باشند. از طریق طراحی ضرایب فیلتر به صورت متقارن در حول و حوش موقعیت مرکزی آن، یک فیلتر FIR را می توان به صورت یک فیلتر دارای فاز خطی در نظر گرفت. فیلترهای FIR همچنین دارای حساسیتی در برابر خطاهای کوانتش ضریب فیلتر می باشند. چنین موردی را می توان به عنوان مهمترین ویژگی به هنگام بکارگیری یک فیلتر بر روی پردازنده های DSP و یا بر روی یک مدار مجتمع دانست. طراحی فیلتر و ابزار تحلیل (ابزار FDA) یک رابط قدرتمند گرافیکی (GUI) برای طراحی و آنالیز فیلترها به صورت سریع می باشد. ابزار FDA همچنین قابلیت فراهم آوردن ابزاری برای آنالیز فیلترها نظیر پاسخ مقدار و فاز را خواهد داشت [۳]. شکل ۱ نشان دهنده پاسخ مقدار فیلتر FIR در ابزار FDA می باشد که به شرح ذیل خواهد بود:
یک فاز خطی با شیب صحیح مترادف با یک تغییر ساده در حوزه زمان می باشد و این مورد سبب کاهش اعوجاج فاز تا میزان حداقلی در حوزه فرکانس می گردد. فیلتر FIR با طول M به وسیله درهم پیچش پاسخ نمونه واحد h(n) سیستم با سیگنال ورودی x(n) تشریح می شود و به وسیله معادله ۱توصیف می گردد.
بنابراین واکنش ضربه ای فیلتر معرف ضریب فیلتر FIR می باشد. مشخصه های فیلتر های FIR شامل حداکثر ریپل باند عبور قابل تحمل، حداکثر ریپل باند توقف قابل تحمل، فرکانس لبه باند عبور و فرکانس لبه باند توقف می باشد [۱، ۳].
آنالیز عملکرد فیلترهای بالاگذر دیجیتال FIR
۲- روش شناسی
الف- معرفی:
فیلتر FIR به وسیله دو روش طراحی می گردد و با استفاده از برنامه MATLAB اجرا شده و سپس پاسخ مقدار ترسیم می شود.
الف-۱٫ تکنیک های پنجره برای طراحی فیلتر FIR دیجیتال
ساده ترین تکنیک استفاده شده جهت توسعه فیلترهای FIR دیجیتال فیلترهای پنجره دار است. این تکنیک برمبنای طراحی یک فیلتر با استفاده از توابع گذار حوزه فرکانس بخوبی شناخته شده می باشد و تحت عنوان پنجره ها مد نظر است. استفاده از پنجره ها غالبا شامل انتخاب کمتر موارد زیان آور و مضر می باشد. برخی از پنجره ها، نظیر پنجره مستطیلی، سبب حصول افت سریع در حوزه فرکانس شده اما دارای میرایی محدودی در باند توقف همراه با ویژگی های تاخیر گروه ضعیفی می باشد. پنجره های دیگر، نظیر بلکمن، دارای قابلیت میرایی باند توقف و تاخیر گروه بهتری بوده اما از یک باند گذار پهن برخوردار می باشد. باند گذار پنجره همینگ بزرگتر از باند گذار پنجره مستطیلی است که علت آن لپ[۸] اصلی پهن می باشد. میرایی باند توقف برای پنجره همینگ بزرگتر از میرایی مربوطه برای پنجره مستطیلی می باشد. فیلترهای پنجره دار را می توان به آسانی مورد استفاده قرار داد و یا آنکه آنها را مقیاس بندی نمود و آنها را در حال حرکت به وسیله DSP محاسبه نمود [۳]. در روش پنجره، مشخصه مطلوب، (Hd(w مترادف با پاسخ نمونه واحد است، (Hd(n نیز با استفاده از رابطه ذیل مشخص می شود:
به طور کلی، پاسخ نمونه واحد (Hd(n که از رابطه فوق به دست می آید از نظر مدت نامحدود است، بنابراین می بایست آن را در نقطه ای، که بهتر است آن را n=M-1 ذکر کنیم، قطع نموده تا آنکه یک فیلتر FIR با طول M (همانند صفر الی M-1 بدست آید).
الف-۲٫ روش های طراحی بهینه فیلتر برای طراحی فیلتر FIR دیجیتال
در روش طراحی بهینه فیلتر روش های مختلفی جهت طراحی ضرایب فیلتر به کار گرفته می شوند تا آنکه در نهایت خطاهای مرتبط به حداقل کاهش یابند. در روش حداقل مربعات هیچگونه محدودیتی در پاسخ بین نقاط نمونه وجود ندارد و ممکن است نتایج ضعیفی حاصل شود. روش حداقل مربعات اقدام به کنترل پاسخ بین نقاط نمونه از طریق ملاحظه تعداد نقاط نمونه بزرگتر از مرتبه فیلتر می نماید. با توجه به آنکه انرژی سیگنال در ارتباط با جذر آن سیگنال می باشد، یک معیار تقریب توان دوم خطاها جهت بهینه سازی طراحی فیلتر FIR مناسب خواهد بود [۳]. روش بهینه محاسبه ضرایب فیلتر FIR کاملا قدرتمند بوده و از انعطاف پذیری زیاد و سادگی کاربرد برخوردار است. به همین دلیل این مورد به عنوان اولین انتخاب در بسیاری از کاربردهای FIR مطرح می باشد. روش بهینه بر مبنای مفهوم باند عبور و باند توقف دارای ریپل های مساوی می باشد [۷، ۹].
آنالیز عملکرد فیلترهای بالاگذر دیجیتال FIR
۳- نتایج
کلیه روش های فیلترهای FIR در ابزار FDA با فرکانس نمونه برداری یکسان و فرکانس باند عبور یکسان و فرکانس باند توقف یکسان اعمال می گردند.
در این مقاله روش های مختلف استفاده شده برای طراحی فیلتر FIR در مرتبه های مختلف به کار گرفته شده اند. نتایج روش های پنجره در فیلترهای مختلف در شکل های مختلف مشخص شده اند. شکل ۲ نشان دهنده پاسخ مقدار پنجره مستطیلی در مرتبه های مختلف است و شکل ۳ نشان دهنده پاسخ مقدار روش پنجره بلکمن می باشد، به علاوه، شکل۴ نیز معرف پاسخ مقدار روش پنجره کایزر و شکل ۵ پاسخ مقدار روش پنجره همینگ است.
روش ثانویه طراحی فیلتر FIR به عنوان یک روش بهینه مدنظر می باشد. نتایج روش های مبتنی بر روش بهینه در شکل های مربوطه مشخص شده اند. شکل ۶ نشان دهنده پاسخ مقدار روش حداقل مربعات است. شکل ۷ معرف پاسخ مقدار روش ریپل های مساوی می باشد. شکل ۸ نشان دهنده پاسخ مقدار روش ریپل های مساوی تعمیم یافته است و در نهایت شکل ۹ نشان دهنده روش ریپل های مساوی باند محدود می باشد.
در مورد مقایسه بین روش پنجره و روشی بهینه، طراحی فیلتر ریپل های مساوی به نظر به عنوان مناسبترین روش مطرح می باشد. شکل ۱۰ نشان دهنده مقایسه روش پنجره و روش بهینه در مرتبه های یکسان فیلتر و فرکانس می باشد.
آنالیز عملکرد فیلترهای بالاگذر دیجیتال FIR
۴- نتیجه گیری
این مقاله بطور مختصر اقدام به تشریح دو تکنیک استفاده شده جهت طراحی فیلتر FIR نموده است. مزیت اصلی تکنیک پنجره سادگی آن می باشد. قابلیت دسترسی به معادله های تعریف شده مناسب برای محاسبه ضریب پنجره سبب ترجیح دادن این روش شده است. اما در عین حال این روش از نظر طراحی انعطاف پذیری بسیار اندکی دارد. پنجره کایزر ارائه دهنده مرتبه بسیار پایینی جهت حصول مشخصه عرضه شده می باشد. بهترین نتایج طراحی فیلتر دیجیتال از کاربرد پنجره کایزر به واسطه تکنیک طراحی پنجره بندی حاصل می شود، که دارای پارامترهای است که اجازه تعدیل مقایسه بین کاهش فرارفت و گسترش وسیع ناحیه گذار را می دهد. اما به هنگامی که پنجره کایزر با روش طراحی فیلتر بهینه مقایسه می شود، طرح فیلتر ریپل های مساوی به نظر به عنوان مناسبترین روش محسوب می شود.
لطفا به جای کپی مقالات با خرید آنها به قیمتی بسیار متناسب مشخص شده ما را در ارانه هر چه بیشتر مقالات و مضامین ترجمه شده علمی و بهبود محتویات سایت ایران ترجمه یاری دهید.
