Xử LÝ SỐ TÍn hiệU

Bộ Môn Viễn Thông-ĐH Bách Khoa TpHCM
TÀI LIỆU THÍ NGHIỆM XỬ LÝ SỐ TÍN HIỆU 
42 
x(n – 2), …, x(n – N), mà còn phụ thuộc vào các ngõ ra trước đó y(n – 1), y(n – 2), …, y(n – 
M). 
Nếu chúng ta giả sử các điều kiện ban đầu đều bằng 0, biến đổi Z phương trình trên sẽ cho: 
)
(
)
(
)
(
)
(
)
(
)
(
)
(
)
(
2
2
1
1
2
2
1
1
0
z
Y
z
b
z
Y
z
b
z
Y
z
b
z
X
z
a
z
X
z
a
z
X
z
a
z
X
a
z
Y
M
M
N
N

















Khi N = M, hàm truyền H(z) là 
)
(
)
(
1
)
(
)
(
)
(
2
2
1
1
2
2
1
1
0
z
D
z
N
z
b
z
b
z
b
z
a
z
a
z
a
a
z
X
z
Y
z
H
N
N
N
N

















trong đó N(z) và D(z) biểu diễn đa thức tử số và đa thức tử số của hàm truyền. Nhân và chia 
cho z
N
, H(z) trở thành: 
















N
i
i
i
N
N
N
N
N
N
N
N
p
z
z
z
C
b
z
b
z
b
z
a
z
a
z
a
z
a
z
H
1
2
2
1
1
2
2
1
1
0
)
(


Đây là một hàm truyền với N zero và N cực. Nếu tất cả các hệ số b
j
bằng 0, hàm truyền này 
trở thành hàm truyền của một bộ lọc FIR. Để hệ thống ổn định, tất cả các cực phải nằm trong 
vòng tròn đơn vị. 
Các bộ lọc IIR có thể được thực hiện theo các cấu trúc sau: 
1. Dạng trực tiếp 1 
Hình 26. Thực hiện bộ lọc IIR dạng trực tiếp 1. 
Khi thực hiện ở dạng này, một bộ lọc bậc N cần dùng 2N khối làm trễ. 
2. Dạng trực tiếp 2 (Dạng chính tắc) 
Đây là một trong những cấu trúc thường được sử dụng. Nó chỉ cần một nửa số khối trễ so với 
dạng trực tiếp 1.

Bộ Môn Viễn Thông-ĐH Bách Khoa TpHCM
TÀI LIỆU THÍ NGHIỆM XỬ LÝ SỐ TÍN HIỆU 
43 
Đặt 
)
(
)
(
)
(
z
D
z
X
z
U

trong đó D(z) là mẫu số của hàm truyền bộ lọc IIR. 
Khi đó: 
N
N
z
a
z
a
z
a
a
z
U
z
U
z
N
z
X
z
D
z
N
z
Y










2
2
1
1
0
)(
(
)
(
)
(
)
(
)
(
)
(
)
(
với N(z) là tử số của hàm truyền. 
Và: 
)
1
)(
(
)
(
)
(
)
(
2
2
1
1
N
N
z
b
z
b
z
b
z
U
z
D
z
U
z
X









Biến đổi Z ngược ta sẽ có: 
)
(
)
2
(
)
1
(
)
(
)
(
)
(
)
2
(
)
1
(
)
(
)
(
2
1
0
2
1
N
n
u
a
n
u
a
n
u
a
n
u
a
n
y
N
n
u
b
n
u
b
n
u
b
n
x
n
u
N
N


















Thực hiện dưới dạng sơ đồ khối: 
Hình 27. Thực hiện bộ lọc IIR dạng trực tiếp 2. 
3. Dạng trực tiếp 2 chuyển vị 
Dạng trực tiếp 2 chuyển vị là một biến thể của dạng trực tiếp 2 và cần cùng số khối trễ. Các 
bước sau chuyển một bộ lọc từ dạng trực tiếp 2 sang dạng chuyển vị: 
i. 
Đảo hướng tất cả các nhánh 
ii. 
Đổi đầu vào với đầu ra 
iii. 
Vẽ lại sơ đồ sao cho đầu vào ở bên trái và đầu ra ở bên phải 

Bộ Môn Viễn Thông-ĐH Bách Khoa TpHCM
TÀI LIỆU THÍ NGHIỆM XỬ LÝ SỐ TÍN HIỆU 
44 
Hình 28. Thực hiện bộ lọc IIR dạng trực tiếp 2 chuyển vị. 
4. Dạng cascade các tầng bậc 2 
Hàm truyền trên có thể được phân tích thành tích các hàm truyền bậc 1 hoặc bậc 2 như sau: 
)
(
)
(
)
(
)
(
2
1
z
H
z
H
z
CH
z
H
r


Cấu trúc nối tiếp (cascade) này được vẽ như sau: 
Hình 5. Cấu trúc cascade của bộ lọc IIR. 
Hàm truyền toàn bộ có thể được biểu diễn bằng sự ghép cascade các hàm truyền. Đối với mỗi 
phần, dạng trực tiếp 2 hoặc chuyển vị của nó có thể được sử dụng. Hàm truyền H(z) dưới 
dạng cascade các hàm truyền bậc hai có thể viết như sau: 











2
/
1
2
2
1
1
2
2
1
1
0
1
)
(
N
i
i
i
i
i
i
z
b
z
b
z
a
z
a
a
z
H
Hình sau vẽ một bộ lọc IIR bậc 4 dưới dạng cascade của hai phần bậc 2. 
Hình 29. Bộ lọc IIR bậc 4 với 2 phần bậc 2 dạng trực tiếp 2. 

Bộ Môn Viễn Thông-ĐH Bách Khoa TpHCM
TÀI LIỆU THÍ NGHIỆM XỬ LÝ SỐ TÍN HIỆU 
45 
5. Dạng song song 
Hàm truyền bộ lọc IIR cũng có thể được biểu diễn như sau (bằng phương pháp khai triển 
phân số từng phần): 
)
(
)
(
)
(
)
(
2
1
z
H
z
H
z
H
C
z
H
r





Cấu trúc song song này có thể vẽ như sau: 
Hình 30. Cấu trúc song song của bộ lọc IIR. 
4. CHUẨN BỊ LÝ THUYẾT THÍ NGHIỆM
4.1. Bộ lọc FIR 
Cho một bộ lọc FIR có đáp ứng xung h = [1; -2; -3; -4].
 Câu hỏi chuẩn bị (lý thuyết) 
1. Xác định bậc bộ lọc? 
2. Viết phương trình sai phân I/O của bộ lọc? 

Bộ Môn Viễn Thông-ĐH Bách Khoa TpHCM
TÀI LIỆU THÍ NGHIỆM XỬ LÝ SỐ TÍN HIỆU 
46 
3. Vẽ sơ đồ khối thực hiện dạng trực tiếp và giải thuật xử lý mẫu. 
4. Viết biểu thức hàm truyền của bộ lọc? 
5. Vẽ đáp ứng biên độ-tần số và pha-tần số của bộ lọc? 

Bộ Môn Viễn Thông-ĐH Bách Khoa TpHCM
TÀI LIỆU THÍ NGHIỆM XỬ LÝ SỐ TÍN HIỆU 
47 
6. Xác định đặc tính (thông thấp, thông cao, thông dải, chắn dải) của bộ lọc? 
7. Xác định tần số cắt -3dB và độ dốc của bộ lọc? 
 
4.2. Bộ lọc IIR 
Cho một bộ lọc có hàm truyền như sau: 
2
2
25
.
0
1
4
25
.
0
1
5
)
(






z
z
z
H
 Câu hỏi chuẩn bị (lý thuyết) 
1. Xác định bậc bộ lọc? 

Bộ Môn Viễn Thông-ĐH Bách Khoa TpHCM
TÀI LIỆU THÍ NGHIỆM XỬ LÝ SỐ TÍN HIỆU 
48 
2. Viết phương trình sai phân I/O của bộ lọc? 
3. Hãy vẽ cách thực hiện dạng trực tiếp (direct form) của bộ lọc. 

Bộ Môn Viễn Thông-ĐH Bách Khoa TpHCM
TÀI LIỆU THÍ NGHIỆM XỬ LÝ SỐ TÍN HIỆU 
49 
4. Hãy vẽ cách thực hiện dạng chính tắc (canonical form) của bộ lọc. 
5. Hãy vẽ cách thực hiện dạng ghép nối tiếp các tầng bậc hai (cascade form) của bộ lọc. 

Bộ Môn Viễn Thông-ĐH Bách Khoa TpHCM
TÀI LIỆU THÍ NGHIỆM XỬ LÝ SỐ TÍN HIỆU 
50 
6. Vẽ đáp ứng biên độ-tần số và pha-tần số của bộ lọc? 
7. Xác định đặc tính (thông thấp, thông cao, thông dải, chắn dải) của bộ lọc? 
8. Xác định tần số cắt -3dB và độ dốc của bộ lọc? 

Bộ Môn Viễn Thông-ĐH Bách Khoa TpHCM
TÀI LIỆU THÍ NGHIỆM XỬ LÝ SỐ TÍN HIỆU 
51 
 Câu hỏi chuẩn bị (thí nghiệm): sinh viên đọc kỹ tiến trình thí nghiệm để trả lời. 
1. Số lượng bộ lọc cần phải thực hiện trong bài thí nghiệm? 
2. Các phương pháp thiết kế bộ lọc FIR/IIR dùng MATLAB? 
3. Tóm tắt quy trình thiết kế bộ lọc FIR/IIR dùng MATLAB? 
4. Các hệ số đáp ứng xung của bộ lọc FIR/IIR dùng trong chương trình DSP được lưu 
trong tập tin nào? 
5. So sánh sự khác biệt về cách thức biểu diễn của đáp ứng xung bộ lọc FIR/IIR trong 
phần mềm MATLAB và C (kit DSP)? 
6. Tóm tắt quy trình thực hiện bộ lọc FIR/IIR trên kit DSP? 
7. Những thông số cần điều chỉnh khi quan sát đáp ứng xung và đáp ứng tần số của bộ 
lọc dùng chương trình CCS của kit DSP? 
8. Những chức năng nào của nguồn máy phát sóng cần điều chỉnh trong bài thí nghiệm? 
Những lưu ý cần quan tâm khi sử dụng nguồn máy phát sóng? 
9. Tìm hiểu một số lệnh trong MATLAB liên quan đến xử lý chuỗi để hỗ trợ chuyển đổi 
kết quả từ MATLAB sang C dùng cho kit DSP? Viết đoạn chương trình MATLAB hỗ 
trợ việc chuyển đổi này? 

Bộ Môn Viễn Thông-ĐH Bách Khoa TpHCM
TÀI LIỆU THÍ NGHIỆM XỬ LÝ SỐ TÍN HIỆU 
52 

tải về 3.7 Mb.

Chia sẻ với bạn bè của bạn: