Abstrakt

Monografia jest poświęcona projektowaniu cyfrowych filtrów ułamkowoopóźniających typu FIR metodą okien. Wyróżniono tu dwie modyfikacje klasycznej metody okien: metodę okien symetrycznych z dodatkową korekcją wzmocnienia filtru oraz metodę okien przesuwanych, w której okno używane w projektowaniu jest próbkowane z przesunięciem równym opóźnieniu efektywnemu projektowanego filtru. Wspólną cechą obydwu podejść jest wykorzystanie symetrycznego okna prototypowego do projektowania całej rodziny filtrów różniących się jedynie opóźnieniem ułamkowym. Pokazano, że użycie w metodzie okien symetrycznych okien wyodrębnionych z odpowiedzi impulsowej filtru optymalnego prowadzi do projektowania filtrów suboptymalnych. Jednak posłużenie się symetrycznym oknem sprawia, że projektowane filtry nie są odpowiednie do realizacji konwersji szybkości próbkowania sygnałów pełnopasmowych. W metodzie okien przesuwanych użycie do projektowania filtrów różniących się opóźnieniem ułamkowym okien przesuniętych o opóźnienie efektywne projektowanego filtru skutkuje uzyskaniem okien zbiorczych o gładkim przebiegu. Zatem, pomimo że konieczność przesuwania okna zwiększa złożoność metody, a projektowane filtry cechuje większy błąd aproksymacji niż filtry projektowane metodą okien symetrycznych, metoda ta jest warta uwagi. Projektowane w ten sposób filtry pozwalają bowiem na przepróbkowanie sygnałów pełnopasmowych, umożliwiając jednocześnie zmianę położenia pasma przejściowego filtru interpolacyjnego. Cecha ta jest szczególnie istotna przy zmniejszaniu szybkości próbkowania. Dla obydwu metod projektowania w pracy przedstawiono struktury pozwalające na efektywną implementację uzyskiwanych filtrów. Podstawowe rozwiązanie bazuje na wydajnej obliczeniowo strukturze Farrowa pozwalającej na implementację filtru ułamkowoopóźniającego o przestrajanym opóźnieniu. Struktura ta dla metody okien symetrycznych umożliwia prostą zmianę okna prototypowego. Dla filtrów projektowanych metodą okien przesuwanych zapropomnowano alternatywne rozwiązaniem z użyciem struktury z próbkowaniem w dziedzinie częstotliwości. Struktura ta korzysta z przedstawionych w pracy dyskretnych charakterystyk częstotliwościowych umożliwiających przestrajanie pasma filtru zbiorczego bez konieczności ponownego obliczania współczynników struktury filtru. Skuteczność omawianych metod projektowania filtrów ułamkowoopóźniających zademonstrowano na przykładzie przepróbkowania sygnałów dźwiękowych z płynnie zmienianą krotnością.

Autor (1)