Принцип цифровой фильтрации.

В настоящее время широко используются методы обра­ботки радиотехнических сигналов с помощью микроэлект­ронных вычислительных устройств и систем. В данном параграфе рассматривается простейший, наиболее изученный и внедренный класс систем дискретной обработки сигналов — так называемые линейные стационарные цифровые фильтры. Выполняя, подобно аналоговым цепям, операцию частотной фильтрации, цифровые фильтры (ЦФ) обладают рядом суще­ственных преимуществ. Сюда относятся, например, высокая стабильность параметров, возможность получать самые раз­нообразные формы АЧХ и ФЧХ. Цифровые фильтры не тре­буют настройки и легко реализуются на ЭВМ программны­ми методами.

На рис. 2.16 приве­дена основная 'структурная схема цифровой обработки сиг­налов.

Рис. 2.16. Структурная схема цифровой обработки непрерывных сигналов

Непрерывный входной сигнал x(t) поступает в аналого - цифровой преобразователь (АЦП), управляемый синхронизи­рующими импульсами от генератора, задающего частоту дис­кретизации. В момент подачи синхронизирующего импульса на выходе АЦП возникает сигнал, отображающий результат измерения мгновенного значения входного колебания в виде двоичного числа с фиксированным количеством разрядов. В зависимости от особенности построения устройства этому числу соответствует либо последовательность коротких им­пульсов (передача в последовательном коде), либо совокуп­ность уровней напряжений на сигнальных шинах отдельных разрядов (передача в параллельном коде). Преобразованный таким образом сигнал поступает в основной блок устрой­ства, так называемый цифровой процессор, состоящий из арифметического устройства и устройства памяти. Арифме­тическое устройство выполняет над цифрами ряд операций, таких, как умножение, сложение и сдвиг во времени на заданное число интервалов дискретизации. В устройстве памяти может храниться некоторое число предшествующих отсчетов входного и выходного сигналов, которые необходимы для выполнения операций обработки.

Цифровой процессор преобразует поступающие в него числа в соответствии с заданным алгоритмом фильтрации и создает на выходе последовательность двоичных чисел, представляющих выходной сигнал. Если в дальнейшем необ­ходимо иметь информацию в аналоговой форме, то исполь­зуется цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП). Однако это устройство может и отсутствовать, если сигналы подверга­ются только цифровым преобразованиям.

Основной технический показатель ЦФ — быстродействие — зависит как от скорости протекания переходных процессов в микроэлектронных компонентах, так и от сложности алго­ритма фильтрации.