Страница - 339, Справочник по схемотехнике для радиолюбителя 1987




Глава 16

ЦИФРОВЫЕ ФИЛЬТРЫ

16.1.    ВИДЫ ЦИФРОВЫХ ФИЛЬТРОВ И ОБЛАСТЬ ИХ ПРИМЕНЕНИЯ

Цифровой фильтр — устройство, пропускающее либо подавляющее заданные в цифровой форме сигналы в определенной полосе частот. В отличие от аналоговых фильтров, у которых входной сигнал изменяется непрерывно, в цифровых фильтрах (ЦФ) входной сигнал представляется в дискретной форме, т. е. принимает каждый раз новое значение через интервал дискретизации. Величина, обратная этому интервалу — частота дискретизации, — в большинстве практических случаев должна превышать полосу частот входного сигнала в 4...8 раз. Основное преимущество ЦФ перед аналоговыми фильтрами — высокая стабильность характеристик. В ЦФ эта стабильность определяется в основном стабильностью частоты дискретизации, которая, как правило, задается кварцевым генератором. Второе преимущество ЦФ — простота перестройки частотной характеристики. Обычно перестройка осуществляется изменением частоты дискретизации. Третье преимущество ЦФ — возможность в одном устройстве выполнить сразу несколько ЦФ. ЦФ могут быть использованы для качественного формирования сигналов в электромузыкальных инструментах, в устройствах звуковоспроизведения и магнитной записи, при синтезе и анализе речевых сигналов и т. гі. В диапазоне звуковых частот особенно удобно на ЦФ строить наборы фильтров (гребенки).

Основные элементы ЦФ — устройства преобразования сигнала кз аналоговой формы в дискретную и обратно, устройства задержки дискретных сигналов И арифметические. Устройства преобразования: АЦП и ЦАП. Устройства задержки реализуются на регистрах сдвига или на ОЗУ, арифметические устройства — либо аппаратур-ію (сумматоры, умножители и пр.), либо в виде программы вычислений. В последнем случае ЦФ выполняется в виде микроЭВМ и реализуется микропроцессорными средствами.

Способы реализации ЦФ делятся на временные и частотные. К временным относятся ЦФ с конечной импульсной характеристикой (КИХ-фильтры) и с бесконечной импульсной характеристикой (БИХ-фильтры). В таких ЦФ синусоидальный сигнал, частота которого располагается в полосе частот ЦФ, поданный иа вход ЦФ в виде дискретных отсчетов, сохраняет свою синусоидальную форму. К частотным способам реализации ЦФ относятся фильтры с дискретным преобразованием Фурье (ДПФ) и быстрым преобразованием Фурье (БПФ). В таких ЦФ ири-подаче на вход дискретного синусоидального сигнала иа одном их выходов будет наблюдаться сигнал постоянного уровня, т. е. такие ЦФ осуществляют одновременно и детектирование сигнала.

10.2.    ЦФ С ВРЕМЕННОЙ РЕАЛИЗАЦИЕЙ

Для большинства практических случаев основной характеристикой любого фильтра является его частотная характеристика. Преобразование Фурье от частотной характеристики называется импульсной характеристикой фильтра.

3U