Основные определения проектирования ЦФ

Под цифровым фильтром (ЦФ) в широком смысле понимают любую цифровую систему, которая осуществляет извлечение цифрового сигнала либо его параметров из существующей на входе системы смеси сигнала с помехой.

Цифровой фильтр в узком смысле представляет собой частотно-избирательную цепь, обеспечивающую селекцию цифровых сигналов по частоте.

К цифровым фильтрам в широком смысле относят:

- амплитудные и фазовые корректоры частотных характеристик;

- дифференциаторы;

- преобразователи Гильберта;

- согласованные фильтры.

К цифровым фильтрам в узком смысле относят частотно-избирательные фильтры:

- фильтр нижних частот (ФНЧ);

- фильтр верхних частот (ФВЧ);

- полосовой фильтр (ПФ);

- режекторный фильтр (РФ).

Цифровые фильтры могут быть реализованы:

- аппаратно;

- программно;

- аппаратно-программно.

Аппаратная реализация подразумевает использование функциональных элементов в виде регистров, сумматоров, умножителей, устройств памяти, логических элементов.

Программная реализация означает, что фильтр представлен в виде программы, написанной на языке программирования.

Аппаратно-программная реализация означает выполнение части функций фильтра аппаратно (АЦП, ЦАП, умножение, прием/передача данных) при программном выполнении другой части функций.

Под проектированием ЦФ понимают процесс, в результате которого предъявляется программа или цифровое устройство, отвечающее заданным требованиям.

Проектирование ЦФ включает в себя этапы:

1. Синтез.

2. Разработка алгоритмов вычислений.

3. Проверка моделированием.

4. Практическая реализация и отладка.

Результатом синтеза является структурная схема фильтра и набор коэффициентов и разностных уравнений и передаточных функций.

Разработка алгоритма вычислений зависит от разрядности регистров, количества аккумуляторов процессора, возможности распараллеливания операций, наличия устройств перемножения и накопления. Конечный алгоритм должен обеспечить функционирование фильтра в реальном масштабе времени при минимальных потерях качества.

Проверка моделированием осуществляется в нереальном масштабе времени по стандартным сигналам с использованием программных эмуляторов. При этом устраняются логические ошибки и проверяется соответствие фильтра заданным характеристикам.

Практическая реализация и отладка осуществляется в реальном времени с помощью отладочных модулей.