Вопрос 17. Как построить амплитудно-частотную характеристику дискретной цепи?

При переходе от преобразования Фурье к z-преобразованию была сделана замена

.

Для перехода от передаточной функции blank к частотной характеристике blank необходимо произвести обратную замену

blank.

Обычно вводят в рассмотрение нормированную частоту W = f × T = blank. С учетом этого формула (24) примет вид:

blank (26)

Из (26) легко получить амплитудно-частотную и фазо-частот­ную характеристики дискретной цепи. В частности, амплитудно-частот­ная характеристика будет представлена выражением

blank (27)

Пример 17.1. Рассмотрим цифровой фильтр Баттерворта нижних частот, приведенный на рис. 49,б и описываемый передаточной функцией (25). Подстановка в (25) blank дает

blank.

На рис. 50 изображен график АЧХ blank этого фильтра. Как и следовало ожидать, амплитудно-частотная характеристика дискрет­ной цепи является периодической функцией (так как blank есть преобразование Фурье от дискретной импульсной реакции). Ее период равен blank или blank. Поэтому она используется в диапазоне частот от 0 до blank (или до W = 0,5).

Пример 17.2. Найдем частотную характеристику цифрового фильтра с импульсной характеристикой blank = {1,5; 1; 0,5}.

blank

Рис. 50

Запишем передаточную функцию blank цифрового фильтра, воспользовавшись формулой blank. Получим blank blank передаточную функцию нерекурсивного фильтра.

Найдем АЧХ этого фильтра, подставляя в формулу (27) значения коэффициентов усиления blank; blank; blank,

blank

График АЧХ изображен на рис. 51.

Пример 17.3. Изменим коэффициенты усиления в предыдущем примере. Выберем blank, blank. Вновь найдем выражение blank и построим график его амплитудно-частотной характеристики.

Заменим в формуле для blank, полученной в Примере 17.2, значения коэффициентов blank, blank и blank. Получим

blank.

График АЧХ изображен на рис. 52. Из графика видно, что нерекурсивная цепь с такими значениями коэффициентов усиления — это режекторный фильтр.

Сопоставляя результаты расчета и графики, приведенные в Примерах 17.2 и 17.3, можно сделать важный вывод. Одним из основных преимуществ цифровых фильтров является простота их перестройки. Для получения фильтров разного функционального назначения достаточно изменить коэффициенты усиления.

blank

Рис. 51

blank

Рис. 52

Самоконтроль

1. Как перейти от передаточной функции к частотной характеристике?

2. Как определить амплитудно-частотную и фазо-частотную характеристики дискретной цепи?

3. Запишите выражение для амплитудно-частотной характеристики цепи, разностное уравнение которой имеет вид blank blank.

To top