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
