การออกแบบตัวกรองดิจิตอล digital filters design ...

147
1 กกกกกกกกกกกกกกกกกกกกกกก Digital Filters Design Chapter 1 Introduction to DFD Asst. Prof. Dr. Peerapol Yuvapoositanon, PhD,DIC Department of Electronic Engineering and Graduate School of Electrical Engineering Mahanakorn University of Technology

Upload: anthea

Post on 23-Feb-2016

160 views

Category:

Documents


11 download

DESCRIPTION

การออกแบบตัวกรองดิจิตอล Digital Filters Design Chapter 1 Introduction to DFD. Asst. Prof. Dr. Peerapol Yuvapoositanon , PhD,DIC Department of Electronic Engineering and Graduate School of Electrical Engineering Mahanakorn University of Technology. Course Web page. - PowerPoint PPT Presentation

TRANSCRIPT

Page 1: การออกแบบตัวกรองดิจิตอล Digital Filters Design  Chapter 1  Introduction  to DFD

1

การออกแบบตวกรองดจตอลDigital Filters Design

Chapter 1 Introduction to DFD

Asst. Prof. Dr. Peerapol Yuvapoositanon, PhD,DIC

Department of Electronic Engineering and

Graduate School of Electrical Engineering Mahanakorn University of Technology

Page 2: การออกแบบตัวกรองดิจิตอล Digital Filters Design  Chapter 1  Introduction  to DFD

Course Web page http://embedsigproc.wordpress.com/eeet0

770/

2Digital Filter Design @2009 P. Yuvapoositanon

Page 3: การออกแบบตัวกรองดิจิตอล Digital Filters Design  Chapter 1  Introduction  to DFD

3Digital Filter Design @2009 P. Yuvapoositanon

What is Signals ? สญญาณ (Signals) : คอ การแปรรปของพลงงานท

ทงมองเหนและมองไมเหน ไดยนและไมไดยน สมผสไดและสมผสไมได ใหเปนปรมาณทางไฟฟา

สญญาณเรดาร เสยงพด เสยงเพลง เสยงปลาวาฬ อนฟราเรด คลนสญญาณโทรศพท คลนสนาม สญญาณมอของจราจร กลนไวน แรงกระแทก และ อนๆ อกมากมาย...

Page 4: การออกแบบตัวกรองดิจิตอล Digital Filters Design  Chapter 1  Introduction  to DFD

Digital Filter Design @2009 P. Yuvapoositanon 4

Digital Signal Processing

DSP เปน กระบวนการ (Process) ทางดจตอลทชวยหาความหมาย ของสญญาณ (signals) ทไมสามารถเขาใจไดดวย ตา ห จมก ลน สมผส โดยเนนไปทสญญาณเชงกำาหนด (deterministic signals)

Page 5: การออกแบบตัวกรองดิจิตอล Digital Filters Design  Chapter 1  Introduction  to DFD

5Digital Filter Design @2009 P. Yuvapoositanon

สญญาณ

Continuous-Time V.S.

Discrete-Time Signals

0 T 2T 3T 4T 5T 6T 7T 8T 9T 10T 11T 12T 13T 14T 15T 16T 17T

Continuous time, Continuous Amplitude

Discrete time , Continuous Amplitude

1( )x t

t2( )x t

t

Page 6: การออกแบบตัวกรองดิจิตอล Digital Filters Design  Chapter 1  Introduction  to DFD

6Digital Filter Design @2009 P. Yuvapoositanon

Sampled Signal เราสรางสญญาณ sampled output ไดจากการใช “ส

วทซ”

t nT

1( )x t

0 T 2T 3T 4T 5T 6T 7T 8T 9T 10T 11T 12T 13T 14T 15T 16T 17T

2( )x t

t

Input Sampled Output

Page 7: การออกแบบตัวกรองดิจิตอล Digital Filters Design  Chapter 1  Introduction  to DFD

7Digital Filter Design @2009 P. Yuvapoositanon

Other Discrete-time

001010011100101

001010011100101

0 T 2T 3T 4T 5T 6T 7T 8T 9T 10T 11T 12T 13T 14T 15T 16T 17T

0 T 2T 3T 4T 5T 6T 7T 8T 9T 10T 11T 12T 13T 14T 15T 16T 17T

0 T 2T 3T 4T 5T 6T 7T 8T 9T 10T 11T 12T 13T 14T 15T 16T 17T

Discrete time, Discrete Amplitude

Continuous time, Continuous Amplitude,

Uniform time steps

Continuous time, Discrete AmplitudeUniform time steps

3( )x t

t4( )x t

t5( )x t

t

Page 8: การออกแบบตัวกรองดิจิตอล Digital Filters Design  Chapter 1  Introduction  to DFD

8Digital Filter Design @2009 P. Yuvapoositanon

DSP System Block Diagram

DSP Processor D/AA/D

( )x t ( )y n ( )y t( )x n

Page 9: การออกแบบตัวกรองดิจิตอล Digital Filters Design  Chapter 1  Introduction  to DFD

9Digital Filter Design @2009 P. Yuvapoositanon

Sampling การสมสญญาณ x(t) ทำาใหไดสญญาณ x(n)

ผลลพธคอ x(n) เขยนเปน

( )x t ( )x n

สมดวยความถ=

sf

( ) ( )t nT

x n x t

... 1

s

Tf

t

( )x t

Page 10: การออกแบบตัวกรองดิจิตอล Digital Filters Design  Chapter 1  Introduction  to DFD

10Digital Filter Design @2009 P. Yuvapoositanon

สญญาณ x(n) = สญญาณสม “s(n)” คณ สญญาณ “x(t)”

S(n) ประกอบจาก อลเมนทยอย คอ อมพลส

Combination of Sampling

nT

t

n

( )x t

( )x n

Page 11: การออกแบบตัวกรองดิจิตอล Digital Filters Design  Chapter 1  Introduction  to DFD

11Digital Filter Design @2009 P. Yuvapoositanon

Elements of the Sampling Signal

S(n) นนประกอบจากสวนยอยๆ

n

Tn

n

n

nT 2T 3T

s(n)+

+

+

=

Page 12: การออกแบบตัวกรองดิจิตอล Digital Filters Design  Chapter 1  Introduction  to DFD

12Digital Filter Design @2009 P. Yuvapoositanon

An Impulse is Delta Function

อมพลส คอ เดลตาฟงกชน ใหคา “1” เมอ n=0

และ ใหคา “0” เมอ n เปนคาอนๆ

เขยนเปน

n01, 0

( )0, 0n

nn

1

( ) ( )t nT

n t

อมพลส

Page 13: การออกแบบตัวกรองดิจิตอล Digital Filters Design  Chapter 1  Introduction  to DFD

13Digital Filter Design @2009 P. Yuvapoositanon

อมพลสนำามารวมกนไดเปน s(n) ไดจากการเลอนคา

n0

1

n1

1อมพลสทถกเลอนไปชวงเวลา 1 ลำาดบ

( 1)n

อมพลสทไมมการเลอนคา

( )n

0

Page 14: การออกแบบตัวกรองดิจิตอล Digital Filters Design  Chapter 1  Introduction  to DFD

14Digital Filter Design @2009 P. Yuvapoositanon

Summing of Shifted Delta

( )n

( )n T

( )n T

+

+

( 3 )n T +

n

n

n

nT 2T3T

+

+

+=

0

n( ) ( ) ( 2 ) ( 3 )n n T n T n T

Page 15: การออกแบบตัวกรองดิจิตอล Digital Filters Design  Chapter 1  Introduction  to DFD

15Digital Filter Design @2009 P. Yuvapoositanon

Sampling Signals=Summing of Impulses

สญญาณทเปนสญญาณสมนนประกอบดวย เดลตาฟงกชนทมคาการเลอนแตกตางกน

หรอ เขยนใหมในรปกะทดรดไดเปน

( ) ( ) ( ) ( 2 ) ( 3 )s n n n T n T n T

3

0( ) ( )

ks n n kT

Page 16: การออกแบบตัวกรองดิจิตอล Digital Filters Design  Chapter 1  Introduction  to DFD

16Digital Filter Design @2009 P. Yuvapoositanon

Discrete-time Signal x(n) x(n) สรางจาก ผลคณของ x(t) และ s(n)

( ) ( ) ( )k

x t t kT x n

t

( )x t

n

( )x n

n=X …

Page 17: การออกแบบตัวกรองดิจิตอล Digital Filters Design  Chapter 1  Introduction  to DFD

17Digital Filter Design @2009 P. Yuvapoositanon

ระบบ

System with Delta function

สมดวยความถ=

sf

( ) ( )h n n

( ) ( )h n n

( )x n ( )x n

Page 18: การออกแบบตัวกรองดิจิตอล Digital Filters Design  Chapter 1  Introduction  to DFD

18Digital Filter Design @2009 P. Yuvapoositanon

Sampled Signal(0) (0)x

(1) ( 1)x n +

(3) ( 3)x n

+

n

n

n

n1 2

+

+

+=

0

(2) ( 2)x n

+

3

Page 19: การออกแบบตัวกรองดิจิตอล Digital Filters Design  Chapter 1  Introduction  to DFD

19Digital Filter Design @2009 P. Yuvapoositanon

ระบบ

System with Delayed Delta function

( 1)x n สมดวยความถ=

sf

( ) ( 1)h n n

( ) ( 1)h n n

( )x n ( )x n

Page 20: การออกแบบตัวกรองดิจิตอล Digital Filters Design  Chapter 1  Introduction  to DFD

20Digital Filter Design @2009 P. Yuvapoositanon

Delayed Signal( 1) (0)x

(0) ( 1)x n +

(2) ( 3)x n +

n=0

n=1

n=2

n=3

+

+

= (1) ( 2)x n +

+

1 20 3

Page 21: การออกแบบตัวกรองดิจิตอล Digital Filters Design  Chapter 1  Introduction  to DFD

21Digital Filter Design @2009 P. Yuvapoositanon

Convolution สญญาณถกดดแปลง หากระบบไมใชเดลตาฟงกชน เราเรยกการกระทำาของระบบวา Convolution หรอ การประสาน

( )x n ( )y n

1

0( ) ( ) ( )

K

kh n h k n k

ระบบ

(0)h(1)h

Page 22: การออกแบบตัวกรองดิจิตอล Digital Filters Design  Chapter 1  Introduction  to DFD

22Digital Filter Design @2009 P. Yuvapoositanon

Convolved Signal

+

+

= +

n=0

n=1

n=2

n=3

+

+

+

(0) (0) ( 1) (1)x h x h

(1) (0) (0) (1)x h x h

(2) (0) (1) (1)x h x h

(3) (0) (2) (1)x h x h

1 20 3 1 20 3

Page 23: การออกแบบตัวกรองดิจิตอล Digital Filters Design  Chapter 1  Introduction  to DFD

23Digital Filter Design @2009 P. Yuvapoositanon

Convolution Effect รวมคาจากสองกราฟ

+

รวมสญญาณ

สญญาณไมเหมอนเดม

ผลจาก h(1)ผลจาก h(0)

Page 24: การออกแบบตัวกรองดิจิตอล Digital Filters Design  Chapter 1  Introduction  to DFD

24Digital Filter Design @2009 P. Yuvapoositanon

Nyquist Frequency ความถแซมปลงทเหมาะสมจงตองมากกวา 2 เทาของ

แบนดวทของสญญาณ:

เมอ Fs เปนความถ sampling และ B แบนดวทของสญญาณ

2B เรยก อตราไนควสต (Nyquist Rate) และ เรยก Fs/2 วาเปน ความถไนควสต (Nyquist

Frequency)

Fs > 2B

Page 25: การออกแบบตัวกรองดิจิตอล Digital Filters Design  Chapter 1  Introduction  to DFD

25Digital Filter Design @2009 P. Yuvapoositanon

Aliasing หากการสมไมเปนไปตามทฤษฎการสมจะเกด แอลแอส มวร แพทเทรน (moire pattern) เปนผลของแอลแอส ในเรอง

Image processing

ไมเกดมวรแพทเทรนเกดมวรแพทเทรน

Page 26: การออกแบบตัวกรองดิจิตอล Digital Filters Design  Chapter 1  Introduction  to DFD

26Digital Filter Design @2009 P. Yuvapoositanon

Signal Reconstruction การคนรปสญญาณทำาไดโดยการใชกรอง (filter) เอา

เพยงแต copy เดยว

จงเหลอเพยงหนง copy ของสญญาณ

filtering

f

f

Page 27: การออกแบบตัวกรองดิจิตอล Digital Filters Design  Chapter 1  Introduction  to DFD

27Digital Filter Design @2009 P. Yuvapoositanon

Fourier Transform Pair

f t

FT

f t

FT

Rectangular(f) sinc(t)

sinc(f) Rectangular(t)

Page 28: การออกแบบตัวกรองดิจิตอล Digital Filters Design  Chapter 1  Introduction  to DFD

28Digital Filter Design @2009 P. Yuvapoositanon

DFT : Discrete Fourier Transform

บางครงองคประกอบเชงความถของสญญาณ กเปนเรองสำาคญในการวเคราะห

Fourier Transform เปนการแปลงสญญาณโดเมนเวลา (t) ไปเปนโดเมนความถ (f)

FTt

ความถเวลา

Page 29: การออกแบบตัวกรองดิจิตอล Digital Filters Design  Chapter 1  Introduction  to DFD

29Digital Filter Design @2009 P. Yuvapoositanon

Time Domain Signal and its Frequency

ความถของสญญาณ time domain

Page 30: การออกแบบตัวกรองดิจิตอล Digital Filters Design  Chapter 1  Introduction  to DFD

30Digital Filter Design @2009 P. Yuvapoositanon

DFTs of Various Functions

แปลง DC จะได อมพลส

แปลง อมพลส จะได DC

แปลงความถ

แปลง sine

แปลงพลส

Page 31: การออกแบบตัวกรองดิจิตอล Digital Filters Design  Chapter 1  Introduction  to DFD

31Digital Filter Design @2009 P. Yuvapoositanon

DFT Fundamental ผลการแปลง FT ไดความถแบบตอเนอง

DFT เปน FT แบบดจตอล--ไดความถแบบไมตอเนอง

FTt

DFTn

x(n)

x(t)

k

f( )X k

( )X f

Page 32: การออกแบบตัวกรองดิจิตอล Digital Filters Design  Chapter 1  Introduction  to DFD

32Digital Filter Design @2009 P. Yuvapoositanon

DFT Frequency ตวแปรเชงความถ

FsFs/21

2

1/2

p radiansHz

000fnorm

f

( )X f

Page 33: การออกแบบตัวกรองดิจิตอล Digital Filters Design  Chapter 1  Introduction  to DFD

33Digital Filter Design @2009 P. Yuvapoositanon

Number of Points in DFT

= ผลการแปลง DFT ของ x(n)

ผลการแปลง DFT ใหหนวยของ ความถในรป ลำาดบ k N เปน จำานวนจด (N-point) ของ DFT

4-point

0 1 2 3

( )X k

= ผลการแปลง FTk

Page 34: การออกแบบตัวกรองดิจิตอล Digital Filters Design  Chapter 1  Introduction  to DFD

34Digital Filter Design @2009 P. Yuvapoositanon

8-point DFT เมอใชจำานวนจดเพมขนเปน 8 จด จะไดแซมเป ลมากขน

8-point( )X k

k0 1 2 3= ผลการแปลง DFT ของ x(n)= ผลการแปลง FT

Page 35: การออกแบบตัวกรองดิจิตอล Digital Filters Design  Chapter 1  Introduction  to DFD

35Digital Filter Design @2009 P. Yuvapoositanon

16-point DFT เมอใชจำานวนจดเพมขนเปน 16 จด จะไดแซมเป ลมากขน

แตไมเพม resolution 16-point( )X k

k150 8= ผลการแปลง DFT ของ x(n)= ผลการแปลง FT

Page 36: การออกแบบตัวกรองดิจิตอล Digital Filters Design  Chapter 1  Introduction  to DFD

36Digital Filter Design @2009 P. Yuvapoositanon

FFT: Fast Fourier Transform

FFT เปนกรรมวธทชวยให DFT ทำางานเรวขน โดยอาศยการซำ�ากนของคาสมประสทธ

อยาลมวา…

ดงนนใน Matlab และ Simulink จะไมมคำาสงหรอ บลอกสำาหรบทำา DFT จะมแตของ FFT

FFT = DFT

Page 37: การออกแบบตัวกรองดิจิตอล Digital Filters Design  Chapter 1  Introduction  to DFD

37Digital Filter Design @2009 P. Yuvapoositanon

Fourier Series จากทฤษฎของฟรเยร (Fourier) ทมใจความสำาคญวา

สญญาณทเปนคาบเวลา (periodic) ใดๆ นน เกดขนจากองคประกอบของฟงกชนพนฐานทางตรโกณมต คอ Sine และ Cosine ทตางคาความถและขนาด

ทฤษฎนเปนทรจกกนวาเปน อนกรมฟรเยร (Fourier Series)

Page 38: การออกแบบตัวกรองดิจิตอล Digital Filters Design  Chapter 1  Introduction  to DFD

38Digital Filter Design @2009 P. Yuvapoositanon

Fourier Series of Square Wave

กรณสญญาณเปน สเหลยม

เราไดวา จากอนกรมฟรเยร

T/2 Time (ms)0

1

T-T -T/2

-1

3T/2-3T/2

1 1 14 4 4( ) sin(2 ) sin(2 3 ) sin(2 5 ) ...

3 5x t f t f t f t

สมประสทธ

ฮารโมนก

Page 39: การออกแบบตัวกรองดิจิตอล Digital Filters Design  Chapter 1  Introduction  to DFD

39Digital Filter Design @2009 P. Yuvapoositanon

Fourier Series of Sawtooth

สญญาณอนๆ กสรางไดเชนเดยวกน ตย. เชน

ผลรวมเปนสญญาณฟนเลอย(Sawtooth)1 1 1 1

2 2 2 2( ) sin 2 sin 2 2 sin 2 3 sin 2 4 ...2 3 4

x t f t f t f t f t

Page 40: การออกแบบตัวกรองดิจิตอล Digital Filters Design  Chapter 1  Introduction  to DFD

40Digital Filter Design @2009 P. Yuvapoositanon

Digital Filters ตวกรองดจตอล (Digital Filters) คอ อปกรณททำา

หนาท “ดดแปลง สญญาณ ทงเชงความถ และ เชงเวลา ” ตวกรองดจตอลมทง Finite Impulse Response

(FIR) และ Infinite Impulse Response (IIR) ตวกรองดจตอล ประกอบดวย อปกรณการบวก ตวคณ

ตวหนวงเวลา และ สมประสทธ FIR ไมมสวนของ feedback IIR มสวน feedback

Page 41: การออกแบบตัวกรองดิจิตอล Digital Filters Design  Chapter 1  Introduction  to DFD

41Digital Filter Design @2009 P. Yuvapoositanon

FIR ไมมสวนของ feedback

Finite Impulse Response (FIR)

1 2 3( ) ( ) ( 1) ( 2)y n b x n b x n b x n

Delay

NB. Simulink Design

Page 42: การออกแบบตัวกรองดิจิตอล Digital Filters Design  Chapter 1  Introduction  to DFD

42Digital Filter Design @2009 P. Yuvapoositanon

Infinite Impulse Response (IIR)

IIR มสวนของ feedback0 0 1 2( ) ( 1) ( ) ( 1) ( 2)y n a y n b x n b x n b x n

Feedback

Page 43: การออกแบบตัวกรองดิจิตอล Digital Filters Design  Chapter 1  Introduction  to DFD

43Digital Filter Design @2009 P. Yuvapoositanon

Transfer Function I ฟงกชนถายโอน (transfer function) คอ อตราสวน

ระหวางคา การแปลง z ของเอาทพท เทยบกบอนพท การแปลง z =การแปลงสมการใหอยในรป

1 21 2 3( ) ( ) ( ) ( )Y z b X z b z X z b z X z

1 2 3( ) ( ) ( 1) ( 2)y n b x n b x n b x n

z -Transform

สงเกตวา การหนวงเวลา k ถกเปลยนเปน z-k

+- ´ ¸

Page 44: การออกแบบตัวกรองดิจิตอล Digital Filters Design  Chapter 1  Introduction  to DFD

44Digital Filter Design @2009 P. Yuvapoositanon

Transfer Function VS Frequency Response

1 21 2 3

( ) ( )( )

Y z b b z b z H zX z

ฟงกชนถายโอน

1 2

1 2

( )( )( )( )( )z z z zH zz p z p

โดยทวไปฟงกชนถายโอนจะอยในรป เศษสวน

1 2, ,...z z = ซโร (zero) (o)= โพล (pole) (x)1 2, ,...p p

Page 45: การออกแบบตัวกรองดิจิตอล Digital Filters Design  Chapter 1  Introduction  to DFD

45Digital Filter Design @2009 P. Yuvapoositanon

Z-Transform การแปลงแซด

je เปนเวคเตอรขนาดหนงหนวย

1je

เปนคาความถเชงมม p 0

cos sinj

z j

e

Page 46: การออกแบบตัวกรองดิจิตอล Digital Filters Design  Chapter 1  Introduction  to DFD

46Digital Filter Design @2009 P. Yuvapoositanon

ขนาดผลตอบสนองความถเปน ขนาดจากซโร ไปยงวงกลมหนงหนวย หารดวย ขนาดจากโพลไปยงวงกลมหนงหนวย ณ ความถหนง

Frequency Response from Poles and Zeros

1 2

1 2

( )( )( )

( )( )j z z z z

H ez p z p

.234

p 0AB

.234( )j BH eA

ขนาดท .234

Page 47: การออกแบบตัวกรองดิจิตอล Digital Filters Design  Chapter 1  Introduction  to DFD

47Digital Filter Design @2009 P. Yuvapoositanon

Example for Frequency Response

p 0AB

p 0AB

p 0AB

B > A B = A B < A1( )jH e w = มาก = กลางๆ = นอย

สมมตวา โพล = .8 ซโร =0 ความถตำา ความถกลางๆ ความถสง

1( )jH e w 1( )jH e w

Page 48: การออกแบบตัวกรองดิจิตอล Digital Filters Design  Chapter 1  Introduction  to DFD

48Digital Filter Design @2009 P. Yuvapoositanon

Example for Frequency Response

ความถ

( )jH e w p 0ABp 0

ABp 0AB

ความถตำา ความถกลางๆ ความถสง

Page 49: การออกแบบตัวกรองดิจิตอล Digital Filters Design  Chapter 1  Introduction  to DFD

49Digital Filter Design @2009 P. Yuvapoositanon

Basic Filter Topology

0 c c

1 1

0

1 1

11 22

Lowpass filter(LPF )

Highpass filter(HPF)

Bandpass filter(BPF)

Bandstop filter(BSF)

( )jD e

0 c c

0 1 22 1

( )jD e

( )jD e ( )jD e

Page 50: การออกแบบตัวกรองดิจิตอล Digital Filters Design  Chapter 1  Introduction  to DFD

50Digital Filter Design @2009 P. Yuvapoositanon

FIR Filter Design

1

0

( )jH e

c

0.5

Ideal lowpass = ( )jD e

Page 51: การออกแบบตัวกรองดิจิตอล Digital Filters Design  Chapter 1  Introduction  to DFD

51Digital Filter Design @2009 P. Yuvapoositanon

FIR Filter Design Parameters

1 p

1 p1

s

0p s

( )jH e

c

แถบผาน แถบหยด

แถบเปลยน

0.5

pA

sA

120log dB

1p

pp

A

20log dBs sA

Ideal

Page 52: การออกแบบตัวกรองดิจิตอล Digital Filters Design  Chapter 1  Introduction  to DFD

52Digital Filter Design @2009 P. Yuvapoositanon

FIR Design with Window Method

การออกแบบ FIR หากตองการตวกรองตำาผานแบบอดมคต นนใหผลในการตดสญญาณดงน

แตปญหาคอ Sinc Function นนสรางไมไดจรงเพราะมสญญาณ –inf ถง +inf และมคาเวลาเปนคาลบ n<0 ดวย

Sinc function

Inverse FTf

……

( )jD e

Page 53: การออกแบบตัวกรองดิจิตอล Digital Filters Design  Chapter 1  Introduction  to DFD

53Digital Filter Design @2009 P. Yuvapoositanon

Realizable Filter ทำาตวกรองจรงไดโดยการ คณ sinc และ ฟงกชน

หนาตาง “ ”Sinc function

f n

w(n)

0 N-1

1x

n0 N-1

h(n)

สญญาณทใชงานได มจำานวนแซมเปลทจำากด

Page 54: การออกแบบตัวกรองดิจิตอล Digital Filters Design  Chapter 1  Introduction  to DFD

54Digital Filter Design @2009 P. Yuvapoositanon

หนาตางแบบตางๆ ใหประสทธภาพแตกตางกน

Different Windows

n0 N-1

1

n0 N-1

1

n0 N-1

1

Rectangular Hamming Kaiser

Page 55: การออกแบบตัวกรองดิจิตอล Digital Filters Design  Chapter 1  Introduction  to DFD

55Digital Filter Design @2009 P. Yuvapoositanon

Windows Performance

1

( )jH e

c

0.5

n0 N-1

1

n0 N-1

1

n0 N-1

1Small sidelobesBroad transition

Big sidelobesNarrow transition

Page 56: การออกแบบตัวกรองดิจิตอล Digital Filters Design  Chapter 1  Introduction  to DFD

56Digital Filter Design @2009 P. Yuvapoositanon

Analogue Filter Prototypes

ตวกรองแบบแอนะลอกนนมทฤษฎการออกแบบมาอยางดแลว

เราเรยกวาตนแบบแอนะลอก เราใชตนแบบแอนะลอกในการออกแบบตวกรองดจตอล

ตวอยางเชน Butterworth, Chebychev, Elliptic

Page 57: การออกแบบตัวกรองดิจิตอล Digital Filters Design  Chapter 1  Introduction  to DFD

57Digital Filter Design @2009 P. Yuvapoositanon

IIR Filter Design

c adbM

2( )pLPH jW

0 dB-3 dB

Cutoff Frequency Attenuation Frequency

อตราการลดทอนท a

0

Page 58: การออกแบบตัวกรองดิจิตอล Digital Filters Design  Chapter 1  Introduction  to DFD

58Digital Filter Design @2009 P. Yuvapoositanon

Filter Design and Analysis (FDA) Tool

เราใช FDA Tool ใน Signal Processing Toolbox ของ MATLAB เพอการออกแบบ digital filter ทสะดวกรวดเรว

>>fdatool

Page 59: การออกแบบตัวกรองดิจิตอล Digital Filters Design  Chapter 1  Introduction  to DFD

59Digital Filter Design @2009 P. Yuvapoositanon

FIR Design by FDA Tool ตวอยาง การออกแบบ FIR แบบฟงกชนหนาตาง เปลยนพารามเตอรเพอดผลลพธ

ชนดหนาตาง อนดบ (order)

Page 60: การออกแบบตัวกรองดิจิตอล Digital Filters Design  Chapter 1  Introduction  to DFD

60Digital Filter Design @2009 P. Yuvapoositanon

FIR Design by FDA Tool

Realize Filter

Realize Filter

Page 61: การออกแบบตัวกรองดิจิตอล Digital Filters Design  Chapter 1  Introduction  to DFD

61Digital Filter Design @2009 P. Yuvapoositanon

Frequency Response of Filter

Lowpass

+

+ +

+

+ +Lowpass

Page 62: การออกแบบตัวกรองดิจิตอล Digital Filters Design  Chapter 1  Introduction  to DFD

62Digital Filter Design @2009 P. Yuvapoositanon

ใชสญญาณทความถปรบตอเนอง --- Chirp Signal

ใชสญญาณทมทกๆ ความถ --- White Noise

Two ways to find Freq. Resp.

Lowpass

Chirp

Lowpass

f f

Page 63: การออกแบบตัวกรองดิจิตอล Digital Filters Design  Chapter 1  Introduction  to DFD

63Digital Filter Design @2009 P. Yuvapoositanon

เราสรางสญญาณทประกอบดวยทกความถเทาๆ กน จาก Random Source

White Noise Generator

frequency

time

Page 64: การออกแบบตัวกรองดิจิตอล Digital Filters Design  Chapter 1  Introduction  to DFD

64Digital Filter Design @2009 P. Yuvapoositanon

Lab 4: Filter Testing Chirp Signal input สำาหรบตวกรอง IIR

Page 65: การออกแบบตัวกรองดิจิตอล Digital Filters Design  Chapter 1  Introduction  to DFD

65Digital Filter Design @2009 P. Yuvapoositanon

Lab 4: Filter Testing

Page 66: การออกแบบตัวกรองดิจิตอล Digital Filters Design  Chapter 1  Introduction  to DFD

66Digital Filter Design @2009 P. Yuvapoositanon

Lab 4: Filter Testing Impulse response ของระบบ FIR

Page 67: การออกแบบตัวกรองดิจิตอล Digital Filters Design  Chapter 1  Introduction  to DFD

67Digital Filter Design @2009 P. Yuvapoositanon

Lab 4: Filter Testing ทดลองใช Random Source และ Digital Filter

รวมกราฟ

Short-Time FFT

FFT

White noise

Generator

ทฤษฎ

Page 68: การออกแบบตัวกรองดิจิตอล Digital Filters Design  Chapter 1  Introduction  to DFD

68Digital Filter Design @2009 P. Yuvapoositanon

Lab 4: Filter Testing ผลการทดลอง สงเกตความเขากนไดของผลจากการ

ทดลองและทฤษฎ

Page 69: การออกแบบตัวกรองดิจิตอล Digital Filters Design  Chapter 1  Introduction  to DFD

69Digital Filter Design @2009 P. Yuvapoositanon

Lab 5: FIR Design by Fdatool

ทดลองออกแบบตวกรอง FIR ดวย fdatool

Page 70: การออกแบบตัวกรองดิจิตอล Digital Filters Design  Chapter 1  Introduction  to DFD

70Digital Filter Design @2009 P. Yuvapoositanon

Lab 5: FIR Design by Fdatool

Page 71: การออกแบบตัวกรองดิจิตอล Digital Filters Design  Chapter 1  Introduction  to DFD

71Digital Filter Design @2009 P. Yuvapoositanon

Lab 5: FIR Design by Fdatool

Page 72: การออกแบบตัวกรองดิจิตอล Digital Filters Design  Chapter 1  Introduction  to DFD

72Digital Filter Design @2009 P. Yuvapoositanon

Lab 5: FIR Design by Fdatool

Page 73: การออกแบบตัวกรองดิจิตอล Digital Filters Design  Chapter 1  Introduction  to DFD

73Digital Filter Design @2009 P. Yuvapoositanon

Lab 5: FIR Design by Fdatool

Page 74: การออกแบบตัวกรองดิจิตอล Digital Filters Design  Chapter 1  Introduction  to DFD

74Digital Filter Design @2009 P. Yuvapoositanon

Lab 5: FIR Design by Fdatool

Page 75: การออกแบบตัวกรองดิจิตอล Digital Filters Design  Chapter 1  Introduction  to DFD

75Digital Filter Design @2009 P. Yuvapoositanon

Lab 5: FIR Design by Fdatool

Page 76: การออกแบบตัวกรองดิจิตอล Digital Filters Design  Chapter 1  Introduction  to DFD

76Digital Filter Design @2009 P. Yuvapoositanon

Lab 5: FIR Design by Fdatool

การ export คาจะไดอยในรปบลอก simulink

Page 77: การออกแบบตัวกรองดิจิตอล Digital Filters Design  Chapter 1  Introduction  to DFD

77Digital Filter Design @2009 P. Yuvapoositanon

Lab 5: FIR Design by Fdatool

Page 78: การออกแบบตัวกรองดิจิตอล Digital Filters Design  Chapter 1  Introduction  to DFD

78Digital Filter Design @2009 P. Yuvapoositanon

Lab 5: FIR Design by Fdatool

ตอบลอก sine wave และ scope เพม

Page 79: การออกแบบตัวกรองดิจิตอล Digital Filters Design  Chapter 1  Introduction  to DFD

79Digital Filter Design @2009 P. Yuvapoositanon

Lab 5: FIR Design by Fdatool

แยกแสดงผล

Page 80: การออกแบบตัวกรองดิจิตอล Digital Filters Design  Chapter 1  Introduction  to DFD

80Digital Filter Design @2009 P. Yuvapoositanon

Lab 5: FIR Design by Fdatool

Page 81: การออกแบบตัวกรองดิจิตอล Digital Filters Design  Chapter 1  Introduction  to DFD

81Digital Filter Design @2009 P. Yuvapoositanon

Lab 5: FIR Design by Fdatool

Page 82: การออกแบบตัวกรองดิจิตอล Digital Filters Design  Chapter 1  Introduction  to DFD

82Digital Filter Design @2009 P. Yuvapoositanon

Lab 5: FIR Design by Fdatool

10,800 Hz-6 dB (0.5V)

Page 83: การออกแบบตัวกรองดิจิตอล Digital Filters Design  Chapter 1  Introduction  to DFD

83Digital Filter Design @2009 P. Yuvapoositanon

Lab 5: FIR Design by Fdatool

15,100 Hz-20 dB (0.1 V)

Page 84: การออกแบบตัวกรองดิจิตอล Digital Filters Design  Chapter 1  Introduction  to DFD

84Digital Filter Design @2009 P. Yuvapoositanon

Lab 5: FIR Design by Fdatool

Page 85: การออกแบบตัวกรองดิจิตอล Digital Filters Design  Chapter 1  Introduction  to DFD

85Digital Filter Design @2009 P. Yuvapoositanon

Lab 5: FIR Design by Fdatool

Page 86: การออกแบบตัวกรองดิจิตอล Digital Filters Design  Chapter 1  Introduction  to DFD

86Digital Filter Design @2009 P. Yuvapoositanon

Lab 5: FIR Design by Fdatool

Page 87: การออกแบบตัวกรองดิจิตอล Digital Filters Design  Chapter 1  Introduction  to DFD

87Digital Filter Design @2009 P. Yuvapoositanon

Lab 5: FIR Design by Fdatool

10.8 kHz-6 dB

Page 88: การออกแบบตัวกรองดิจิตอล Digital Filters Design  Chapter 1  Introduction  to DFD

88Digital Filter Design @2009 P. Yuvapoositanon

Lab 6: IIR Design by Fdatool

IIR design โดยใชตนแบบ Butterworth

Page 89: การออกแบบตัวกรองดิจิตอล Digital Filters Design  Chapter 1  Introduction  to DFD

89Digital Filter Design @2009 P. Yuvapoositanon

Lab 6: IIR Design by Fdatool

-3 dB @Fc

เราสามารถเลอก order ไดเอง

Page 90: การออกแบบตัวกรองดิจิตอล Digital Filters Design  Chapter 1  Introduction  to DFD

90Digital Filter Design @2009 P. Yuvapoositanon

Lab 6: IIR Design by Fdatool

Page 91: การออกแบบตัวกรองดิจิตอล Digital Filters Design  Chapter 1  Introduction  to DFD

91Digital Filter Design @2009 P. Yuvapoositanon

Lab 6: IIR Design by Fdatool

Page 92: การออกแบบตัวกรองดิจิตอล Digital Filters Design  Chapter 1  Introduction  to DFD

92Digital Filter Design @2009 P. Yuvapoositanon

Lab 6: IIR Design by Fdatool

Page 93: การออกแบบตัวกรองดิจิตอล Digital Filters Design  Chapter 1  Introduction  to DFD

93Digital Filter Design @2009 P. Yuvapoositanon

Lab 6: IIR Design by Fdatool

Page 94: การออกแบบตัวกรองดิจิตอล Digital Filters Design  Chapter 1  Introduction  to DFD

94Digital Filter Design @2009 P. Yuvapoositanon

Lab 6: IIR Design by Fdatool

Page 95: การออกแบบตัวกรองดิจิตอล Digital Filters Design  Chapter 1  Introduction  to DFD

95Digital Filter Design @2009 P. Yuvapoositanon

Lab 6: IIR Design by Fdatool

เราสามารถเปลยนโครงสรางของตวกรองเปนแบบอนๆได

Page 96: การออกแบบตัวกรองดิจิตอล Digital Filters Design  Chapter 1  Introduction  to DFD

96Digital Filter Design @2009 P. Yuvapoositanon

Lab 6: IIR Design by Fdatool

Lattice

Page 97: การออกแบบตัวกรองดิจิตอล Digital Filters Design  Chapter 1  Introduction  to DFD

97Digital Filter Design @2009 P. Yuvapoositanon

Lab 6: IIR Design by Fdatool

Page 98: การออกแบบตัวกรองดิจิตอล Digital Filters Design  Chapter 1  Introduction  to DFD

98Digital Filter Design @2009 P. Yuvapoositanon

Lab 6: IIR Design by Fdatool

ใชการแปลง sos2tf ใน MATLAB

Page 99: การออกแบบตัวกรองดิจิตอล Digital Filters Design  Chapter 1  Introduction  to DFD

99Digital Filter Design @2009 P. Yuvapoositanon

Lab 6: IIR Design by Fdatool

Page 100: การออกแบบตัวกรองดิจิตอล Digital Filters Design  Chapter 1  Introduction  to DFD

100Digital Filter Design @2009 P. Yuvapoositanon

Lab 6: IIR Design by Fdatool

12 kHz-3 dB

Page 101: การออกแบบตัวกรองดิจิตอล Digital Filters Design  Chapter 1  Introduction  to DFD

101

Part IIIFundamental of Random Signals

Page 102: การออกแบบตัวกรองดิจิตอล Digital Filters Design  Chapter 1  Introduction  to DFD

102Digital Filter Design @2009 P. Yuvapoositanon

Random Signals สญญาณโดยทวไปนนอยในรปสญญาณทไมแนนอน เรยกสญญาณทมความไมแนนอนนนวาสญญาณสม

(Random Signal)

สญญาณรบกวน

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100-2.5

-2

-1.5

-1

-0.5

0

0.5

1

1.5

2

2.5

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500-3

-2

-1

0

1

2

3

4

เสยงพดวา Matlab

Page 103: การออกแบบตัวกรองดิจิตอล Digital Filters Design  Chapter 1  Introduction  to DFD

103Digital Filter Design @2009 P. Yuvapoositanon

Statistics Values เราไมสามารถ ใช spectrum ในการหาความหมายของ

สญญาณสม ได

เราใช คาสถต (Statistics) คาเฉลย (Mean) คา Correlation

Page 104: การออกแบบตัวกรองดิจิตอล Digital Filters Design  Chapter 1  Introduction  to DFD

104Digital Filter Design @2009 P. Yuvapoositanon

Expectation Value คาเฉลยของสญญาณ (mean) แสดง ปรมาณกลาง

ของสญญาณ

n

1( )x n

0 1K 1( )x n

E{x(n)} = คาคาดหวง (expected value) ของสญญาณ

Page 105: การออกแบบตัวกรองดิจิตอล Digital Filters Design  Chapter 1  Introduction  to DFD

105Digital Filter Design @2009 P. Yuvapoositanon

Correlation คา correlation นนไดเปนการบอกวาสญญาณมความเหมอนกน

หรอไม? ทเวลาการหนวงเทาใด? คำานวณจากคาเฉลยเชงสถตของผลคณของสองสญญาณ คาเฉลยเชงสถตดงกลาวเรยกวา คาคาดหวง (expectation

value) ตวอยางคา correlation ของ A และ B ม สญลกษณ

ÄA B = E{A*B}

E{ } =Expectation operatorÄA A = E{A*A}

Cross-correlationAuto-correlation

Page 106: การออกแบบตัวกรองดิจิตอล Digital Filters Design  Chapter 1  Introduction  to DFD

106Digital Filter Design @2009 P. Yuvapoositanon

Auto and Cross correlation

Autocorrelation

Cross-correlationÄA

AC

ÄA

BD

Page 107: การออกแบบตัวกรองดิจิตอล Digital Filters Design  Chapter 1  Introduction  to DFD

107Digital Filter Design @2009 P. Yuvapoositanon

Random Signal สมมตวา สญญาณสม (เชน เสยงพด) เปนดงรป

Page 108: การออกแบบตัวกรองดิจิตอล Digital Filters Design  Chapter 1  Introduction  to DFD

108Digital Filter Design @2009 P. Yuvapoositanon

เราทำาการหา autocorrelation ของ สญญาณสม

AutoCorrelation

ÄA

A

Page 109: การออกแบบตัวกรองดิจิตอล Digital Filters Design  Chapter 1  Introduction  to DFD

109Digital Filter Design @2009 P. Yuvapoositanon

Different Signals หากมสญญาณสม B ท ไมเหมอน A

Page 110: การออกแบบตัวกรองดิจิตอล Digital Filters Design  Chapter 1  Introduction  to DFD

110Digital Filter Design @2009 P. Yuvapoositanon

Different Random Signals

ความแตกตาง

A

A

A-A

A

B

A-B

Page 111: การออกแบบตัวกรองดิจิตอล Digital Filters Design  Chapter 1  Introduction  to DFD

111Digital Filter Design @2009 P. Yuvapoositanon

Cross Correlation คณสมบตสญญาณสมนนไมสามารถดได (หรอดไดยาก) จาก “ตา

เปลา แตสามารถใช ” cross correlation ตรวจสอบได

ÄA

B

Page 112: การออกแบบตัวกรองดิจิตอล Digital Filters Design  Chapter 1  Introduction  to DFD

112Digital Filter Design @2009 P. Yuvapoositanon

Cross Correlation สำาหรบสญญาณทไมเหมอนกน ไมม

crosscorrelation

ÄA

C

Page 113: การออกแบบตัวกรองดิจิตอล Digital Filters Design  Chapter 1  Introduction  to DFD

113Digital Filter Design @2009 P. Yuvapoositanon

Communication Signal สญญาณในการสอสารดจตอล เชน โทรศพทมอถอนนจะเปน

สญญาณทเปนขอมลขาวสาร (information) ตามทฤษฎขอมล (Information Theory) ของ C.E.

Shannon นน ยงสญญาณมความเปนขอมลมาก กยงมความเปนสญญาณสมมากดวย

1 0 1 0 1 01 1 1 001

ขอมลขาวสาร = สญญาณสม

Page 114: การออกแบบตัวกรองดิจิตอล Digital Filters Design  Chapter 1  Introduction  to DFD

114Digital Filter Design @2009 P. Yuvapoositanon

Cross Correlation ApplicationCode Division Multiple Access

(CDMA) ใชการเขารหส

1 0 1 0 1 01 1 1 01 1

0 1 01 1Code

1 X

“1”….

….

Bit 1 Bit 2

Chip

Modulation

DATA1 1 0

Page 115: การออกแบบตัวกรองดิจิตอล Digital Filters Design  Chapter 1  Introduction  to DFD

115Digital Filter Design @2009 P. Yuvapoositanon

CDMA Receiver

0 1 01 1Code

1 X Correlation

1 0 1 0 1 01 1 1 01 1“1”

….Bit 1 Bit 2Chip

1 1 0

Integration

Page 116: การออกแบบตัวกรองดิจิตอล Digital Filters Design  Chapter 1  Introduction  to DFD

116Digital Filter Design @2009 P. Yuvapoositanon

Simulink Model of CDMA

Note: ในทางปฏบต เราใช +1 และ -1 แทนขอมล 1 และ 0 ตามลำาดบ

Page 117: การออกแบบตัวกรองดิจิตอล Digital Filters Design  Chapter 1  Introduction  to DFD

117Digital Filter Design @2009 P. Yuvapoositanon

Decoding

Code ถกตอง

Code ไมถกตอง

สญญาณ mod

สญญาณ mod

สญญาณ Demod

สญญาณ Demod

Page 118: การออกแบบตัวกรองดิจิตอล Digital Filters Design  Chapter 1  Introduction  to DFD

118Digital Filter Design @2009 P. Yuvapoositanon

Adaptive Signal Processing

การประมวลผลสญญาณแบบอนพทเปนแบบ สญญาณสม โดยเฉพาะ เรอง การประมวลผลสญญาณแบบปรบตวได (adaptive signal processing)

ความตองการคอ การหกลางผลทไมตองการ เชน ผลของ channel ในเรอง Equalisation ผลของ room ในเรองของ Echo Cancellation ผลของ transfer function ของผวหนงในการวด ecg

Page 119: การออกแบบตัวกรองดิจิตอล Digital Filters Design  Chapter 1  Introduction  to DFD

119Digital Filter Design @2009 P. Yuvapoositanon

Channel Equalisation

Multipath Channel

11 0 1 0

21 0 ? ?

1

ไมม multipath

ม multipath

I)

II)

Page 120: การออกแบบตัวกรองดิจิตอล Digital Filters Design  Chapter 1  Introduction  to DFD

120Digital Filter Design @2009 P. Yuvapoositanon

Transfer Function เมอแปลงผลของ channel ดวยการทำาการแปลง z

กรณไมม multipath H(z) =1 Multipath ทำาใหเกดการผดเพยนทางโดเมนเวลา เราแกไขงายกวาหากแก Multipath ทางโดเมนความถ

1 2 zft

1z

ft

H(z)=1

H(z)=?

ไมม multipath

ม multipath

Page 121: การออกแบบตัวกรองดิจิตอล Digital Filters Design  Chapter 1  Introduction  to DFD

121Digital Filter Design @2009 P. Yuvapoositanon

Basic Equalisation I เราใช Equaliser ในการดดแปลง channel ใหมคา H(z) เปน 1 ดวยการทำา inverse

Channel Equaliser

H(z) 1/H(z)

*

Page 122: การออกแบบตัวกรองดิจิตอล Digital Filters Design  Chapter 1  Introduction  to DFD

122Digital Filter Design @2009 P. Yuvapoositanon

Basic Equalisation II กรณท ไมทราบ channel H(z) เราตองอาศยการ

ปรบคาเองจาก error

Channel Adaptive Equaliser

H(z) 1/H(z) *

+ e

d

y +-x

Page 123: การออกแบบตัวกรองดิจิตอล Digital Filters Design  Chapter 1  Introduction  to DFD

123Digital Filter Design @2009 P. Yuvapoositanon

Adaptive Algorithm คาผดพลาด error= d-y

คาใหม = คาเดม + สเกล * คาผดพลาด*อนพท

เรยกวา Least-Mean Square (LMS) algorithm

w(n)=w(n-1) + mu*e(n)*x(n)

For n=1:N

end

e(n)= d(n)-y(n)

Algorithm

Page 124: การออกแบบตัวกรองดิจิตอล Digital Filters Design  Chapter 1  Introduction  to DFD

124Digital Filter Design @2009 P. Yuvapoositanon

LMS Algorithm Block บลอก LMS

Normalization

Page 125: การออกแบบตัวกรองดิจิตอล Digital Filters Design  Chapter 1  Introduction  to DFD

125Digital Filter Design @2009 P. Yuvapoositanon

Adaptive Equalisation ตวอยางการใชบลอก LMS สรางระบบ Adaptive

Equaliser

Page 126: การออกแบบตัวกรองดิจิตอล Digital Filters Design  Chapter 1  Introduction  to DFD

126Digital Filter Design @2009 P. Yuvapoositanon

Noise Cancellation สญญาณรบกวนเปนสงทเราไมตองการ

วธการทงายทสดกคอ แกดวย หฟงแบบพเศษ

Page 127: การออกแบบตัวกรองดิจิตอล Digital Filters Design  Chapter 1  Introduction  to DFD

127Digital Filter Design @2009 P. Yuvapoositanon

การสรางสญญาณกลบเฟสทำาใหเกดบรเวณเงยบ Active Noise Canceller สรางสญญาณกลบเฟสดวยอลกอ

รธม DSP

Basic of Noise Cancellation

FeedbackANC

สญญาณรบกวนPilot Mic

Loudspeaker

บรเวณเงยบ

n

n-n

Page 128: การออกแบบตัวกรองดิจิตอล Digital Filters Design  Chapter 1  Introduction  to DFD

128Digital Filter Design @2009 P. Yuvapoositanon

Active Noise Cancellation Headphones

การใชงาน ANC ทไดผลด คอ ใน Headphones

LX-18 Active Noise Cancelling Headphones

Page 129: การออกแบบตัวกรองดิจิตอล Digital Filters Design  Chapter 1  Introduction  to DFD

129Digital Filter Design @2009 P. Yuvapoositanon

Diagram of Active Noise Cancellation Headphones

H(z)n n

y

1. สญญาณเขา n ท Ext.Mic2. n ถกดดแปลงเปน n จาก H(z)ท Pilot Mic.3. ANC พยายามสราง y เปน n

ทกลบเฟส ( คอ –n)

1 2

3

H(z) เปนโมเดลทาง Acoustic

Ext.Mic

Pilot MicQuiet Zone

Page 130: การออกแบบตัวกรองดิจิตอล Digital Filters Design  Chapter 1  Introduction  to DFD

130Digital Filter Design @2009 P. Yuvapoositanon

ANC แปลงโมเดล

Loudspeaker

Algorithm

+

Exterior Mic

e

yn

Pilot Micn

ANC

FIR

Page 131: การออกแบบตัวกรองดิจิตอล Digital Filters Design  Chapter 1  Introduction  to DFD

131Digital Filter Design @2009 P. Yuvapoositanon

ANC Simulink Model Dspanc_win32.mdl

Page 132: การออกแบบตัวกรองดิจิตอล Digital Filters Design  Chapter 1  Introduction  to DFD

132Digital Filter Design @2009 P. Yuvapoositanon

Adaptive Time Delay Estimation

จากเรองของการทำา Adaptive Time Delay

Adaptive Equaliser + error

d

y +-x

Delayd

+

Noise

Page 133: การออกแบบตัวกรองดิจิตอล Digital Filters Design  Chapter 1  Introduction  to DFD

133Digital Filter Design @2009 P. Yuvapoositanon

ADTE: Simulink Model lmsadte.mdl

คาสมประสทธตวกรองแสดงตำาแหนงของการหนวง

9

9

Page 134: การออกแบบตัวกรองดิจิตอล Digital Filters Design  Chapter 1  Introduction  to DFD

134Digital Filter Design @2009 P. Yuvapoositanon

ECG Measurement สญญาณ ECG เปนสญญาณทสำาคญ เพอตรวจสอบ

อาการผดปกตตางๆ ของ หวใจ

Page 135: การออกแบบตัวกรองดิจิตอล Digital Filters Design  Chapter 1  Introduction  to DFD

135Digital Filter Design @2009 P. Yuvapoositanon

ECG Signal ใช Matlab ในการสราง ecg

Page 136: การออกแบบตัวกรองดิจิตอล Digital Filters Design  Chapter 1  Introduction  to DFD

136Digital Filter Design @2009 P. Yuvapoositanon

ECG Measuring Circuit บลอกไดอะแกรมของวงจรสำาหรบการวด ECG

Page 137: การออกแบบตัวกรองดิจิตอล Digital Filters Design  Chapter 1  Introduction  to DFD

137Digital Filter Design @2009 P. Yuvapoositanon

Diagram of ECG Measurement with Noise

H(z)

1 2

3

H(z) เปนTransfer Function ของผวหนง

ECG Sensor

220 Vac 50Hz

ผวหนงขนาดและเฟสของ 220 V ถกเปลยนแปลงดวย H(z)

ECG

4

50 Hz

50 Hz

Page 138: การออกแบบตัวกรองดิจิตอล Digital Filters Design  Chapter 1  Introduction  to DFD

138Digital Filter Design @2009 P. Yuvapoositanon

50Hz Notch Filtering เราจะทำาการตดสญญาณ 50 Hz ดวย Notch filter

From ECG Sensor

Notch FilterFiltered ECG

50 Hz f50 Hz

Page 139: การออกแบบตัวกรองดิจิตอล Digital Filters Design  Chapter 1  Introduction  to DFD

139Digital Filter Design @2009 P. Yuvapoositanon

Lab 7: 50Hz Canceling in ECG

ออกแบบ Notch filter ดวย Fdatool บลอกใน Simulink

50Hz

50 Hz f

Fpass140 Hz

Fstop145 Hz

Fpass255 Hz

Fstop260 Hz

Page 140: การออกแบบตัวกรองดิจิตอล Digital Filters Design  Chapter 1  Introduction  to DFD

140Digital Filter Design @2009 P. Yuvapoositanon

Lab 7: 50Hz Canceling in ECG

ระบบ 50Hz Canceling ดวย Notch filter

Notch Filter

Page 141: การออกแบบตัวกรองดิจิตอล Digital Filters Design  Chapter 1  Introduction  to DFD

141Digital Filter Design @2009 P. Yuvapoositanon

Lab 7: 50Hz Canceling in ECG

Page 142: การออกแบบตัวกรองดิจิตอล Digital Filters Design  Chapter 1  Introduction  to DFD

142Digital Filter Design @2009 P. Yuvapoositanon

กรณสญญาณเขามาเปนม distortion เชน สญญาณไมเปน sine แทจรง เชน มการ clipping

Lab 7: 50Hz Canceling in ECG

Nonlinear Wave

Transfer Functionขอ

งผวหนง

Page 143: การออกแบบตัวกรองดิจิตอล Digital Filters Design  Chapter 1  Introduction  to DFD

143Digital Filter Design @2009 P. Yuvapoositanon

Lab 7: 50Hz Canceling in ECG

ฮารโมนกไมลด

Page 144: การออกแบบตัวกรองดิจิตอล Digital Filters Design  Chapter 1  Introduction  to DFD

144Digital Filter Design @2009 P. Yuvapoositanon

Lab 7: 50Hz Canceling in ECG

ทดลองสราง adaptive filter ดวยบลอก nLMS

Page 145: การออกแบบตัวกรองดิจิตอล Digital Filters Design  Chapter 1  Introduction  to DFD

145Digital Filter Design @2009 P. Yuvapoositanon

Lab 7: 50Hz Canceling in ECG

ฮารโมนกลดลง

Page 146: การออกแบบตัวกรองดิจิตอล Digital Filters Design  Chapter 1  Introduction  to DFD

146Digital Filter Design @2009 P. Yuvapoositanon

Conclusion Matlab และ Simulink เหมาะสมในการศกษาและ

ทดสอบระบบ DSP ทงระดบพนฐานและการทำางาน DSP BLockset มทงฟงกชนทวไปและฟงกชนระดบสง

ทาง DSPใหเลอกใช การใช DSP ดวย Matlab Simulink และ DSP

BLockset นนสามารถใชงานไดงาย โดยผใชงานสามารถเลอกบลอกใชงานไดอยางสะดวก

แตการทำางาน DSP อยางจรงจงตองอาศยความเขาใจทางทฤษฎดวย

Page 147: การออกแบบตัวกรองดิจิตอล Digital Filters Design  Chapter 1  Introduction  to DFD

147

Thank You