Расчет цифрового фильтра

В таблице приведены коэффициенты передачи фильтра, рассчитанные двумя способами: из передаточной характеристики - ; из амплитудного спектра входного и выходного сигналов - , при подаче на вход фильтра вышеуказанного сигнала

. Сформируем 1024 отсчета белого шума с единичной дисперсией и нулевым математическим ожиданием. Для этого воспользуемся встроенной функцией rnorm системы MathCad.

Первые 256 отсчетов полученного белого шума

Пропустив заданный белый шум X через фильтр, получили некую его реакцию Y.

Для получения спектральной плотности мощности (СПМ) выходного сигнала воспользуемся теоремой Винера-Хинчина-Колмогорова, которая гласит, что СПМ стационарного в широком смысле случайного процесса можно получить преобразованием Фурье соответствующей автокорреляционной функции.

Практически, используя MathCad, СПМ можно получить следующим образом

где - функция быстрого преобразования Фурье,

- комплексное сопряженное .

Далее необходимо выполнить сглаживание полученного спектра с помощью оконной функции. После проведения экспериментов с различными окнами (окна Блэкмэна, Ханна, Хэмминга), я остановил выбор на оконной функции Гаусса, дающей наилучшие результаты:

Полученный спектр плотности мощности после сглаживания окном Гаусса

Для сравнения, пунктирной линией обозначен график квадрата передаточной функции фильтра - как видно они почти совпадают. Это объясняется с помощью теории следующим образом.

Другие стьтьи в тему

Расчет цифровой системы импульсно–фазового управления
Электрическая энергия вырабатывается на электрических станциях и передаётся потребителю главным образом в виде переменного трёхфазного тока промышленной частоты 50 Гц, однако как в промышленности, так и на транспорте имеются установки, для питания которых переменный ток с частотой 50 ...

Расчет и исследование динамики непрерывных и цифровых систем регулирования
Управление - это процесс формирования и реализации управляющих воздействий, направленных на достижение некоторой цели. Такой целью может быть поддержание некоторой физической величины на заданном уровне, изменение некоторого параметра по определенному алгоритму, получение желаемого в ...