Сужение полосы частот восстановленного сигнала

Приведенные в предыдущем разделе рисунки соответствует восстановлению сигнала во всей полосе (|ΔF|=fd/2). Реальные сигналы на входе тракта ШП после усиления и фильтрации имеют ограниченную полосу, тракт прослушивания (по заданию) предназначен для прослушивания сигналов в трех частотных диапазонах (шириной 1.5, 3 и 4 кГц), что также влияет на качество восстановленного сигнала. На рисунке 9 изображены входной сигнал (черная пунктирная линия) и восстановленный после вырезания требуемой полосы прямоугольным окном в частотной области (синяя кривая).

Рис. 9 Иллюстрация эффекта, возникающего при вырезании полосы фильтром с прямоугольной ЧХ

Как видно из рисунков, вырезание полосы фильтром с прямоугольной частотной характеристикой искажает амплитуду восстановленного сигнала.

На рисунке 10 приведена импульсная переходная характеристика (ИПХ) фильтра с прямоугольной частотной характеристикой.

Рис. 10 ИПХ фильтра с прямоугольной частотной характеристикой

Как видим, ИПХ такого фильтра не является ограниченной по времени, так что даже далекие по времени отсчеты, часть из которых, как было показано ранее, является некорректной, оказывают влияние на результат фильтрации. При этом чем шире вырезаемая полоса, тем отклик будет уже, и, следовательно, меньше требуемая величина перекрытия; чем уже полоса, тем большее перекрытие входных выборок следует вводить.

Поэтому в тракте ШП необходимо предусмотреть фильтр с частотной характеристикой, отличной от прямоугольной. К импульсной переходной характеристике такого фильтра предъявляется следующее требование: ее уровень на далеких отчетах должен быть как можно меньше, чтобы уменьшить их влияние на восстановленный после вырезания полосы сигнал.

На следующем рисунке 11 приведены ИПХ некоторых фильтров (частотных окон): красная линия – окно Хана, черная – окно Хэмминга, зеленая – Кайзера.

На рисунке 12 представлены соответствующие амплитудно-частотные характеристики этих окон: красная линия – окно Хана, черная – окно Хэмминга, зеленая – Кайзера.

Рис. 11 ИПХ фильтров Ханна, Хэмминга, Кайзера

Рис. 12 Вид частотных окон Ханна, Хэмминга и Кайзера

Все представленные окна имеют общий параметр – размер окна L, который равен 27 частотным отсчетам, что составляет примерно 5 % от полосы принимаемого сигнала.

На рисунке 13 приведен результат восстановления сигнала при применении частотного окна Хэмминга:

Чем больше n, тем большая доля энергии, сосредоточенная в главном лепестке спектра (и тем шире этот главный лепесток), и тем меньше уровень боковых лепестков. Черная пунктирная линия – исходный сигнал, синяя – восстановленный сигнал при применении частотного окна Хэмминга.

Р

ис. 13 Иллюстрация эффекта, возникающего при вырезании полосы фильтром Хэмминга

Как видим, при этом уменьшаются амплитудные искажения в средней части реализации.

Как видно из рисунка 13 частотные окна, форма которых отлична от прямоугольной, вносят амплитудные искажения на краях полосы обработки. Для минимизации влияния использования частотных окон на уровень сигнала, с частотой, близкой к краям полосы обработки (0.3÷4.5) кГц, необходимо несколько расширить полосу фильтрации.

Прочтите также:

Моделирование интегрирующего гироскопа
Цель данной работы - математическое моделирование (с применением ЭВМ) свойств интегрирующего гироскопа (ИГ), а также краткое теоретическое описание его устройства, назначения, принци ...

Автоматизация безбашенной водокачки
Актуальность: Водоснабжение в сельском хозяйстве имеет очень большое значение при производстве продукции животноводства, птицеводства и растениеводства. На животноводческих фермах еж ...

Цифровой сглаживающий фильтр
С внедрением в промышленность цифровых технологий появилась возможность строить устройства обработки оцифрованных сигналов вычислительным методом. Такой способ обладает рядом важных пре ...

Основные разделы

Copyright © 2008 - 2019 www.techmatch.ru