Разработка методов цифровой фильтрации в задачах мониторинга широкого частотного диапазона

• Автор: Каплун, Дмитрий Ильич
• Шифр специальности: 05.13.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 189 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ

1. Цифровая фильтрация в задачах мониторинга широкого частотного диапазона

1.1 Понятие и определение широкого частотного диапазона

1.2 Особенности и характерные черты задач мониторинга 1ИЧД.

1.3 История развития и современное состояние теории цифровой фильтрации.

1.4 Реализация цифровых фильтров. Программноаппаратная база.

1.4.1 Современный подход к синтезу фильтров

1.4.2 Реализация фильтров на процессорах ЦОС.

1.4.3 Реализация фильтров на ПЛИС

1.5 Выводы но главе

2. Разработка алгоритмов многоканальной цифровой фильтрации в широком частотном диапазоне
2.1 Постановка задачи и общие замечания
2.2 Банк цифровых фильтров.
2.3 Методы построения банков цифровых фильтров.
2.3.1 ДПФ с расширенным весовым окном
2.3.2 Конвейерное Частотное Преобразование.
2.3.3 Взвешенное перекрывающееся сложение
2.4 Выводы но главе
3. Синтез цифровых фильтров, эффективных по критерию минимума вычислительной сложности и аппаратных затрат.
3.1 Общие замечания
3.2 Этапы разработки цифровых фильтров.
3.3 Струкзуры цифровых фильтров для многоканальной фильтрации в ШЧД
3.3.1 Цифровые фильтры без умножений.
3.3.1 Цифровые фильтры в конечных полях.
3.3.3 Фильтры с симметрией АЧХ
3.4 Сравнение рассмотренных методов цифровой фильтрации
3.5 МОктавная фильтрация.
3.6 Выводы по главе.
4. Методы цифровой фильтрации при разработке систем и устройств, предназначенных для задач мониторинга широкого частотного диапазона.
4.1 Постановка задачи.
4.2 Широкополосные примники прямого преобразования.
4.3 Комплекс окончательной обработки данных, поступающих из примника прямого преобразования
4.4 Выводы по главе.
Заключение
Приложение I Приложение
ВВЕДЕНИЕ


Балтийской олимпиаде по автоматическому управлению г. СанктПетербург, г. Научнотехнические проблемы в промышленности, посвящнной столетию ФГУП 1ИИ Вектор г. СанктПетербург, г. XIII СанктПетербургской Ассамблее молодых ученых и специалистов г. СанктПетербург, г. СГГУТ им. БончБруевича г. Петербург, г. Цифровая обработка сигналов и е применение г. Москва, г. СанктПетербург, г. СПбГУТ им. БончБруевича г. Материалы диссертационных исследований опубликованы в статьях в периодических научных изданиях 3 статьи опубликованы в изданиях, определенных ВАК, публикациях в виде тезисов докладов. Новые технические решения защищены патентом на полезную модель. Отдельные результаты теоретических и экспериментальных исследований отражены в отчетах по научноисследовательским работам и материалах опытноконструкторских работ. В настоящее время с изобретением современных средств передачи и обработки информации, материалов и технологий развитие науки и техники идт ускоренными темпами. Технические системы стремительно совершенствуются в направлении увеличения скоростей, рабочих частот, размеров блоков обрабатываемых данных, уменьшения времени обработки, реакции и размеров элементарных составляющих. Соответственно, совершенствуются приборы и устройства мониторинга в таких технических системах. К параметрам приборов и устройств мониторинга в современных условиях предъявляются повышенные требования независимо от областей их применения. Следовательно, растут сложность и стоимость систем мониторинга. Рассмотрим несколько характерных примеров. В микроэлектронике современные направления развития можно выявить, если проследить за историей совершенствования осциллографа, который называют глазами электроники прообраза современных средств мониторинга. Все его развитие это борьба за расширение полосы частот. Так, например, ламповые осциллографы имели только закрытый вход емкость на входе отрезала постоянную составляющую, а с ней гигантский диапазон частоты до Гц, который сегодня можно разложить на десятки октав. В настоящее время существуют цифровые осциллографы с полосой до нескольких гигагерц и очень большим частотным разрешением. Цена осциллографа с полосой в 0 МГц на порядок меньше цены осциллографа с полосой, расширенной всего в 2. Если брать осциллографы с более широкими полосами частот, то разница в цепе может достигать нескольких порядков. Ещ одним характерным примером состояния дел в современных научнотехнических системах является такая важная область науки и техники, как автоматика. Значимость быстродействия для динамических систем подчеркивается принятой терминологией характер переходного процесса определяет качество системы. Быстродействие в автоматике определяют по частоте среза, а частота среза определяется ширину полосы пропускания. Таким образом, важнейшие параметры систем опять зависят от ширины полосы частот, т. Успешное воплощение перспектив развития современных коммуникационных технологий во многом базируется на возможности расширения частотного диапазона. Расширение частотного диапазона дало возможность использовать сотовую связь в с современном виде, широкополосные каналы доступа в Интернет, которые позволяют на высокой скорости передавать видео и аудио данные. Современное цифровое телевидение высокого качества это ещ один пример использования ШЧД. Благодаря расширению частотного диапазона в медицине появились новые методы диагностики, которые во многом предопределили е успехи. Таким образом, важнейшей тенденцией развития современных систем мониторинга является резкое расширение частотного диапазона с возможностью его полного одновременного анализа, как правило, в реальном масштабе времени. Проблема определения диапазона частот проста для непрерывных сигналов, но становится трудноразрешимой в тех случаях, когда при передаче применяются различные методы кодирования и маскировки, затрудняющие обнаружение сигналов и их идентификацию. В частности, даже элементарная передача сообщений сотовой связи подвергается множественным процедурам шифровки, канального кодирования, перемежения и т.