Budapest University of Technology and Economics, Faculty of Electrical Engineering and Informatics

    Belépés
    címtáras azonosítással

    vissza a tantárgylistához   nyomtatható verzió    

    Digitális szűrők

    A tantárgy angol neve: Digital Filters

    Adatlap utolsó módosítása: 2009. október 30.

    Tantárgy lejárati dátuma: 2015. június 30.

    Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem
    Villamosmérnöki és Informatikai Kar

    Villamosmérnöki szak, MSc képzés

    Kötelezően választható tantárgy

    Tantárgykód Szemeszter Követelmények Kredit Tantárgyfélév
    VIMIM278 2 2/1/0/v 4  
    3. A tantárgyfelelős személy és tanszék Dr. Sujbert László,
    A tantárgy tanszéki weboldala http://www.mit.bme.hu/oktatas/targyak/vimim278/
    4. A tantárgy előadója Dr. Sujbert László docens, MIT
    5. A tantárgy az alábbi témakörök ismeretére épít Jelfeldolgozás
    7. A tantárgy célkitűzése A tantárgy időinvariáns, lineáris diszkrét idejű szűrők analízisével, tervezésével és megvalósításával foglalkozik. A digitális szűrők alkalmazása nagyon sok elméleti és gyakorlati részletkérdés ismeretét igényli, amelyre más jelfeldolgozási kurzusok nem vállalkozhatnak. A tárgy célja, hogy időkeretéhez képest a témakör legrészletesebb bemutatását adja a matematikai alapoktól a programozási módszerekig. Bár a digitális szűrők megismeréséhez elengedhetetlen az elmélet alapos áttekintése, cél a gyakorlati életben is használható tudás átadása. Ennek érdekében a tematika részét képezi az analízis és a szintézis MATLAB-szintű támogatásának bemutatása, valamint a megvalósítás jelfeldolgozó processzor alapú támogatásának megismertetése.

     

    A tantárgy követelményeit eredményesen teljesítő hallgatóktól elvárható, hogy tisztában legyenek az időinvariáns digitális szűrők alkalmazásának lehetőségeivel; képesek legyenek adott átviteli függvénnyel jellemzett szűrő teljes körű analízisére; ismerjék a véges és végtelen impulzusválaszú szűrők tervezésének legfontosabb módszereit. Az elméleti ismeretek birtokában magas szinten használják az analízisre és szintézisre rendelkezésre álló szoftvertámogatást (MATLAB-függvényeket); eligazodjanak a realizációra alkalmas struktúrák között, és néhányat ismerjenek is. A kurzust eredményesen elvégző hallgatók képesek lesznek adott szűrőstruktúra adott hardveren, különösen jelfeldolgozó processzoron történő megvalósítására.

     

    8. A tantárgy részletes tematikája Digitális szűrési feladatok. A digitális szűrés helye, szerepe információfeldolgozó rendszerekben. Analóg és digitális szűrők összevetése.

     

    Analízis- és szintézismódszerek. Amplitúdó- és fáziskarakterisztika meghatározása analitikus és numerikus úton. Érzékenységvizsgálat. Zajelemzés. Lineáris hálózatok szintézise. Folytonos átviteli függvények diszkretizálása. Gyakorlat: MATLAB-támogatás bemutatása.

     

    IIR szűrők tervezése. Klasszikus approximációtípusok: Butterworth-, Csebisev-, inverz Csebisev-, Cauer-approximáció. Frekvenciatranszformációk. Tervezés a legkisebb négyzetek módszerével. Tervezés az időtartományban. A fokszám becslése. Gyakorlat: MATLAB-támogatás bemutatása.

     

    FIR-szűrők tervezése. Lineáris fázisú FIR-szűrők szerepe. A karakterisztika és az impulzusválasz tulajdonságainak összefüggése. Tervezés frekvencia-mintavételezéssel. Tervezés ablakozással. Tervezés Remes-algoritmussal. A fokszám becslése. Gyakorlat: MATLAB-támogatás bemutatása.

     

    Különleges digitális szűrők. Hilbert-transzformátorok, Gauss-szűrők. Nemlineáris szűrők, mediánszűrők. Gyakorlat: MATLAB-támogatás bemutatása.

     

    Megvalósítási lehetőségek. A digitális megvalósítás problémái: kvantálás, túlcsordulás, instabilitás, határciklusok, zaj. Digitális szűrés általános processzorokban és jelfeldolgozó processzorokban. Számításigény. A jelfeldolgozó processzorok adta támogatás bemutatása. Programszervezés. Hatékony off-line és on-line eljárások. Gyakorlat: DSP-támogatás bemutatása.

     

    FIR-szűrők megvalósítása. A transzverzális struktúra. Gyors konvolúción alapuló algoritmusok, transzformált tartománybeli szűrés. Gyakorlat: MATLAB- és DSP-támogatás bemutatása.

     

    IIR-szűrők megvalósítása. A direkt struktúra. Az átviteli függvény felbontása másodfokú alaptagokra: kaszkád és párhuzamos struktúra. Az alaptagok sorrendjének meghatározása. Lattice-struktúrák. Hullámdigitális szűrők. Rezonátoros szűrők. Gyakorlat: MATLAB- és DSP-támogatás bemutatása.

     

    9. A tantárgy oktatásának módja (előadás, gyakorlat, laboratórium) Heti 2 óra előadás, 1 óra gyakorlat.
    10. Követelmények

    A szorgalmi időszakban: 1 házi feladat teljesítése. A vizsgaidőszakban: írásbeli vizsga.

    Elővizsga: nincs

    11. Pótlási lehetőségek A házi feladat pótlólag a pótlási héten is beadható.
    12. Konzultációs lehetőségek Megbeszélés szerint.
    13. Jegyzet, tankönyv, felhasználható irodalom

    Simonyi Ernő, "Digitális szűrők. A digitális jelfeldolgozás alapjai", Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1984.

    Parks, T. W., C. S. Burrus, "Digital Filter Design", John Wiley & Sons, New York, etc. 1987.

    14. A tantárgy elvégzéséhez átlagosan szükséges tanulmányi munka
    Kontakt óra42
    Félévközi készülés órákra
    Felkészülés zárthelyire
    Házi feladat elkészítése20
    Kijelölt írásos tananyag elsajátítása10
    Vizsgafelkészülés48
    Összesen120
    15. A tantárgy tematikáját kidolgozta Dr. Sujbert László docens, MIT
    Egyéb megjegyzések A tantárgy angol neve: Digital Filters