دانلود پایان نامه مقایسه فیلترهای دیجیتالFIR و IIR و سایر فیلترینگ‌ها و کاربرد آنها

اختصاصی از فی دوو دانلود پایان نامه مقایسه فیلترهای دیجیتالFIR و IIR و سایر فیلترینگ‌ها و کاربرد آنها دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

دانلود پایان نامه مقایسه فیلترهای دیجیتال FIR و IIR و سایر فیلترینگ‌ها و کاربرد آنها

87 صفحه در قالب word

چکیده

مقایسه فیلترهای دیجیتالFIR و IIR وکاربرد آنها

در این تحقیق به بررسی درمورد دو فیلتر دیجیتال FIR و  IIRکه در پردازش سیگنال­های دیجیتالDSP  استفاده می­شود، می­پردازیم. ابتدا تعریفی بر پیدایش  و مزایا و کاربرد فراوان آن می­پردازیم، سپس ساختارها و طراحی دو فیلتر و چگونگی تحقق آنها را بررسی می­کنیم. همچنین اشاره­ای نیز به فیلترهای آنالوگ داریم.

طراحی این فیلترها به وسیله برنامه متلب امکان­پذیر می­باشد، لذا طراحی این فیلترها را نیز در این نرم­افزار بررسی می­کنیم. این دو فیلتر تفاوت­هایی باهم دارند که همین تفاوت­ها است که کاربرد آنها را از هم در مدارات مختلف متمایز می­کند. از آنجایی که هردو فیلتر کاربردهای فراوانی دارند، چندنمونه از کاربرد آنها را نیز توضیح می­دهیم.

واژه ­های کلیدی

فیلترهای دیجیتال، فیلتر آنالوگ،DSP ،FIR ،  IIR.

فهرست مطالب

مقدمه  1

فصل اول ـــ تاریخچه  2

فصل دوم ــ مقدمهای بر فیلترهای دیجیتال و آنالوگ    5

2-1 مروری بر DSP  5

2-1-1 مزایای DSP  5

2-1-2 مشخصات سیستم‌های DSP  7

2-2 فیلتر و پاسخ ضربه  9

2-2-1 فیلتر چیست؟  9

2-2-2 ضربه  10

2-2-3 پاسخ ضربه  10

2-2-4 ضربه‌های FIR  و IIR  10

2-3 مقدمه‌ای بر فیلتر دیجیتال  FIR  11

2-3-1 محاسبات ریاضی FIR  11

2-3-2 ساختار پایه برای FIR  12

2-4 مقدمه‌ای بر فیلتر دیجیتال IIR  14

2-4-1 ساختار پایه‌ برای IIR  15

2-5 فیلترهای آنالوگ    16

2-5-1 فیلتر باترورث   17

2-5-2 فیلتر چبی‌چف    17

2-5-3 فیلتر چبی‌چف نوع2  18

2-5-4 فیلتر الیپتیک    18

فصل سوم ــ تحقق و طراحی فیلترهای دیجیتال IIR و FIR  19

3-1 تحقق سیستم‌های FIR  19

3-1-1 ساختارهای مستقیم در تحقق سیستمهای FIR  21

3-1-2 سیستمهای با فاز خطی   22

3-1-3 ساختارهای FIR با فاز خطی   23

3-1-4 ساختارهای مشبک و مشبک نردبانی   24

3-2 طراحی فیلتر دیجیتال FIR  25

3-2-1 روش پنجره برای طراحی فیلترهای FIR  28

3-2-2 پاسخ نمونه ــ واحد فیلترهای ایده­آل  29

3-2-2-1 مفهوم پنجره در طراحی فیلترهای FIR  30

3-2-4 طراحی فیلترهای FIR براساس نمونه­برداری فرکانس    37

3-3 تحقق سیستمهای IIR  38

3-3-1 ساختارهای مستقیم  39

3-3-2 ساختارهای مستقیم جابجا شده 41

3-3-3 قطبها و صفرها در فیلتر IIR  41

3-3-4 ساختارهای فضای حالت   42

3-4 طراحی فیلترهای دیجیتال IIR  43

3-4-1 روش تبدیل تغییرناپذیری پاسخ ضربه  43

3-5 طراحی فیلترهای دیجیتال در متلب   45

3-5-1 طراحی فیلتر IIR  48

3-5-2 طراحی فیلترهای FIR  52

فصل چهارم ــ مقایسه و کاربرد فیلترهای دیجیتال FIR و IIR  54

4-1 مقایسه فیلترهای دیجیتال IIR و FIR  54

4-1-1 پاسخ پله و تأخیر  57

4-1-2 پاسخ ضربه  57

4-1-3 پایداری   58

4-1-4 ساختار و کد پیاده­سازی   59

4-2 کاربرد فیلترهای دیجیتال FIR و  IIR  61

4-2-1 طراحی فیلتر با حداقل خطا با استفاده از شبکه عصبی برای فشرده­سازی موجک و پیاده­سازی آن بر روی تراشه FPGA  61

4-2-2 معرفی الگوریتم CLMS برای فیلتر FIR وفقی براساس توابع همبستگی   67

4-2-3 استفاده از الگوریتم­ها با طراحی فیلترهای وفقی در مسائل پردازش سیگنال­های دیجیتال  68

فصل پنجم ـــ جمع ­بندی و نتیجه­ گیری   70

جمع ­بندی   70

نتیجه­ گیری   71

منابع و مراجع …72

مقدمه

امروزه، تعداد روز افزون از برنامه­های کاربردی با استفاده از فیلترهای دیجیتال و یا به­طور کلی الگوریتم پردازش سیگنال دیجیتال، وجود دارد. در تجهیزات الکترونیک از هر نوعی توابع آنالوگ به طور فزاینده­ای با الگوریتم دیجیتال جایگزین شده­اند. به عنوان مثال برای تجهیزات صوتی و تصویری، برای برقراری ارتباط، سیستم­های کنترل و رادار و در کاربردهای پزشکی است.

مزایای استفاده از پردازش سیگنال دیجیتال در واقعیت این است که براساس عملکرد الگوریتم­های اعمال شده­­­است که همیشه قابل پیش­بینی است. هیچ وابستگی در تحمل اجزای الکتریکی به عنوان سیستم­های آنالوگ وجود ندارد. این اجازه می­دهد تا پیاده­سازی دخالت و ضدسیستم­های درازمدت، پایدار باشد.

با فرکانس پایین، می­توان بدون مشکل، پردازش انجام داد که در سیستم­های آنالوگ این­چنین نیست. در این زمینه از برنامه­های کاربردی مصرف­کننده، پردازش سیگنال­های دیجیتال به­دست آمده­است، کاربرد گسترده­ای در ذخیره­سازی و تولید مثل از سیگنال­های صوتی و تصویری است.

فصل اول ـــ تاریخچه

پردازش سیگنال مبنای پردازش اطلاعات است و روش‌های متعددی برای استخراج اطلاعات بدست‌آمده از طبیعت یا ماشین‌های ساخت بشر را شامل می‌شود. عموماً هدف از پردازش سیگنال به‌گونه‌ای است که تصمیم‌گیری درمورد آن محتوی ساده‌تر شود. در مواردی هم هدف این است که با حفظ محتوای اطلاعاتی، سیگنال به فرمی تبدیل شود که برای انتقال و یا ذخیره سازی مناسب باشد. مبحث پردازش سیگنال دیجیتال(DSP[1]) شامل اعمال الگوریتم بر روی سیگنال‌هایی است که بصورت دیجیتال نمایش داده‌می‌شوند.

امروزه حجم عمده پردازش سیگنال بصورت دیجیتالی انجام می‌شود. در اکثر پردازش‌ها می‌توان ردپایی از مباحث DSP را مشاهده کرد. پردازش دیجیتالی سیگنال‌ها کاربردهای فراوانی در زمینه‌های مختلف علمی و صنعتی دارد و استفاده از این تکنیک‌ها بصورت چشم‌گیری در حال توسعه است. از جمله کاربردهای این روش می‌توان از پردازش گفتار، پردازش تصویر و سیستم‌های کنترل رباتیک نام برد.

بدلیل وجود مسائلی نظیر رانش‌های حرارتی، تلرانس قطعات و ... در بسیاری از کاربردها، از جمله در پردازش گفتار دستیابی به تلرانس‌های دقیق مورد نیاز برای فیلترها و قسمت‌های مختلف سیستم به روش آنالوگ، غیرممکن یا بسیار‌دشوار است. درحالی که در روش پردازش دیجیتالی، پیاده‌سازی اجزای مختلف سیستمی، به سهولت و با هر درجه‌ای از دقت که مورد نیاز باشد، امکان‌پذیر است. علاوه بر این، چون کل سیستم بصورت نرم‌افزاری( الگوریتم‌های پردازش) ساخته می‌شود، اصلاح و توسعه آن بسیار ساده خواهدبود. در صورتی که انجام این امر در سیستم‌های آنالوگ دشوار است.

به دلیل مزایای فراوان روش‌های پردازش دیجیتالی که در بالا به پاره‌ای از آنها به اختصار اشاره‌شد، دامنه کاربرد پردازنده‌های DSP بسیار توسعه یافته‌است. ایجاد و کاربرد روش‌های DSP از دهه 1960 میلادی با استفاده از کامپیوترهای Mainframe دیجیتالی به منظور محاسبات عددی آغاز شد. این تکنیک در آن زمان چندان مرسوم نبود؛ چرا که کامپیوترهای مناسب فقط در دانشگاه‌ها و مراکز علمی تحقیقاتی وجود داشتند.

ارائه ریزپردازنده‌ها در اواخر دهه 1970 و اوایل دهه 1980 میلادی این امکان را ایجاد کرد که روش‌های DSP در گستره وسیعی از کاربردها استفاده شوند. اما پردازنده‌های همه منظوره مانند خانواده Intel X86 برای اهداف پرقدرت ریاضی در DSP مناسب نیستند. لذا در خلال سال‎‌های دهه 1980 اهمیت توسعه DSP، تولیدکنندگان بزرگ قطعات نیمه هادی مانند Texas Intrument، Analog Devices و Motorola را به سمت طراحی و ساخت تراشه‌های DSP هدایت کرد. پردازنده‌های DSP دارای معماری خاصی هستند که برای انواع عملیات لازم در DSP طراحی می‌شوند. این پردازنده‌ها قادرند میلیون‌ها عملیات ممیز شناور را در ثانیه انجام دهند و هر روز در حال توسعه و افزایش قدرت محاسباتی هستند.

در اوایل سال‌های 1980، تراشه‌های DSP با عملکرد مناسب به‌وجود‌آمدند. از آن زمان به بعد، زمان ضرب کردن به‌طور پیوسته کاهش یافت. DSP1 اولین تراشه DSP که از نظر تجاری موفق بود، در سال 1980 توسط AT&T Bell Laboratories روانه بازار شد و بیشتر در طراحی‌های داخلی استفاده شد. TI اولین DSP موفق تجاری را در سال 1982 تولید کرد. نام این تراشه TMS32010 بود و در فرکانس 200ns کار می‌کرد. امروزه یک DSP 16 بیتی با ممیز ثابت می‌تواند در 5 نانو ثانیه عمل ضرب را انجام دهد.

تراشه‌های DSP وسایل میکروپروسسوری خاصی‌اند که دربردارنده‌ی یک سخت‌افزار و مجموعه‌ای از دستورالعمل‌ها بوده و برای کاربردهای پردازش سیگنال دیجیتال پرسرعت طراحی می‌شوند. این توانایی پردازش سیگنال بلادرنگ مانند رادیو، سیگنال‌های صوتی و تصویری را امکان‌پذیری ساخته‌است. در چند سال اخیر نمونه‌های متنوعی از DSP‌های با عملکرد جذب و تکنولوژی بالا پردازش سیگنال را برای کاربردهای پایین انتهایی فراهم و آسان‌تر کرده‌است. همچنین نرم‌افزارها و ابزارهای جانبی فراوانی ارائه گردیده‌است که سازندگان تجهیزات را در مقابل کاربرد DSP ‌ها نگران کرده‌است.

اولین سیستم DSP بلادرنگ عملی در اواخر 1970 میلادی ارائه گردید که بسیار پرهزینه بود و عمدتاً در تکنولوژی نظامی و سیستم‌های فضایی به‌کار‌می‌رفت. انواع اقتصادی و تجاری‌تر DSPها اوایل دهه 80 میلادی با تک تراشه MOS به بازار آمد. پردازش‌های تک تراشه اولیه نسبتا از وسایل 16 بیتی ساده تشکیل می‌شدند. از آن به بعد شرکت‌های مختلفی مانند موتورولا به میزان مؤثری وارد بازار گردیده و استفاده از DSP‌ها گسترش یافت. همچنین شرکت TI نیز از پیشروان تولید تراشه‌های DSP به‌شمار می‌آید که موفقیت قابل توجهی را با ارائه خانوار مدار مجتمع TMS320 پیدا‌کرده‌است [1]

ممکن است هنگام انتقال از فایل ورد به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است 

متن کامل را می توانید در ادامه دانلود نمائید 

چون فقط تکه هایی از متن برای نمونه در این صفحه درج شده است ولی در فایل دانلودی متن کامل همراه با تمام ضمائم (پیوست ها) با فرمت ورد word که قابل ویرایش و کپی کردن می باشند موجود است