Digitale Filter

mit praktischen Übungen am PC

In Zusammenarbeit mit dem VDE-Bezirksverein Württemberg e.V. (VDE)

Auf einen Blick

3 Tages-Seminar
in Ostfildern
Veranstaltung Nr. 32733.00.022


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Beschreibung


Digitale Filterung ist ein Konzept der digitalen Signalverarbeitung, das in nahezu allen technischen – aber nicht nur technischen – Gebieten Anwendung findet. Die entsprechenden Methoden lassen sich über den Anwendungsbereich der Signalfilterung hinaus auch zur Analyse und Synthese allgemeiner Systeme und ebenso gut zur Simulation realer Systeme heranziehen.

Digitale Filter werden in zwei Klassen eingeteilt: die rekursiven (rückgekoppelten) Filter (IIR-Filter) und die nichtrekursiven (nicht rückgekoppelten) Filter (FIR-Filter). Gegenstand des Seminars sind Methoden der Beschreibung, des Entwurfs und der Realisierung digitaler Filter. Damit der Einstieg in die Materie einfach ist, werden die Themen im ersten Schritt anschaulich dargestellt. Diesem Schritt folgt eine anwendungsorientierte systemtheoretische Vertiefung in die Materie. Damit Sie später auf diesem Gebiet selbstständig arbeiten können, werden die mathematischen und analytischen Zusammenhänge hinreichend detailliert behandelt und mit Beispielen verdeutlicht.

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Seminarthemen im Überblick

Stand der letzten Durchführung:

Dienstag, 19. September 2017
8.45 bis 12.00 und 13.30 bis 16.45 Uhr

Allgemeine Grundlagen

Einleitung
> Überblick über die Methoden des Entwurfs und der Realisierung digitaler Filter
> Fourier-Transformation: Fourier-Reihe, Fourier-Integral
> Fourier-Transformation zeitdiskreter Signale
> Abtasttheorem
> Laplace-Transformation
> z-Transformation

Begriffe aus der kontinuierlichen System-, Filtertheorie
> Faltungsoperation
> Faltungstheorem
> Systemgleichung
> System-, Übertragungsfunktion
> Pol/Nullstellendarstellung der Übertragungsfunktion
> Amplituden-, Phasenfrequenzgang
> Phasen-, Gruppenlaufzeit
> Netzwerke aus konzentrierten Bauelementen

Zeitdiskrete Systeme

Beschreibung zeitdiskreter Systeme im Zeit-/Frequenzbereich
> Einheitimpulsantwort
> diskrete Faltung
> Differenzengleichung
> rekursive und nichtrekursive Systeme
> zeitdiskrete Netzwerke
> System-, Übertragungsfunktion zeitdiskreter Systeme, Pol/Nullstellendarstellung der Übertragungsfunktion
> Amplituden-, Phasenfrequenzgang
> Phasen-, Gruppenlaufzeit

Mittwoch, 20. September 2017
8.45 bis 12.00 und 13.30 bis 16.45 Uhr

Nichtrekursive Filter (FIR-Filter)

Spezielle Eigenschaften nichtrekursiver Filter
> Systemgleichung
> Impulsantwort
> Übertragungsfunktion
> Pol/Nullstellenkonfiguration
> Linearphasigkeit
> Minimalphasigkeit

Entwurfsverfahren für nichtrekursive Filter
> Anwendung von Fensterfunktionen
> Frequenzabtastung
> Tschebyscheff-Verfahren

Strukturen nichtrekursiver Filter
> Transversalstruktur
> Strukturen linear phasiger FIR-Filter
> Polyphasen-Struktur
> Kaskadenstruktur
> Lattice-Struktur
> Multiraten-Implementierung von FIR-Filtern
> Dezimationsfilter
> Interpolationsfilter
> Anwendung: Abtastraten-Konverter
> Interpolierte FIR-Filter
> Warped FIR-Filter

Probleme der Wortlängenbegrenzung
> Festkomma-, Gleitkommaarithmetik
> Koeffizienten-Empfindlichkeit
> Überlaufsverzerrungen
> Rundungsfehler

Übungen am PC

Donnerstag, 21. September 2017
8.45 bis 12.00 und 13.30 bis 16.45 Uhr

Rekursive Filter (IIR-Filter)

Spezielle Eigenschaften rekursiver Filter
> Systemgleichung
> Impulsantwort
> Übertragungsfunktion
> Pol/Nullstellenverteilung
> Stabilität
> Minimal-, Maximalphasigkeit
> rekursive Filter 1. und 2. Ordnung (Biquadfilter)
> rekursive Filter höherer Ordnung
> Vergleich mit nichtrekursiven Filtern

Entwurfsverfahren für rekursive Filter
> impulsinvariantes Verfahren
> bilineare Transformation
> Allpass-Transformation
> iterative Entwurfsverfahren im z-Bereich Klassische Strukturen rekursiver Filter
> Direktstrukturen
> Kaskadenstruktur
> Parallelstruktur

Probleme der Wortlängenbegrenzung
> Koeffizientenempfindlichkeit
> Überlaufsprobleme
> Skalierungsstrategien
> Grenzzyklen, Rundungsrauschen
> Optimierung der Kaskadenstruktur bez. Signal/Rauschabstand und Dynamikbereich

Überblick über weitere Strukturen rekursiver Filter
> Gitter- und Kettenleiterstruktur
> Allpassbasierte Strukturen geringer Koeffizienten-Empfindlichkeit
> rundungsfehlerrobuste Strukturen für Biquadfilter mit Error-Feedback (Noise-Shaping)
> wellendigitale Filter
> Warped IIR-Filter

Übungen am PC

Programmierung und Realisierung auf Prozessoren
> Programmierung digitaler Filter C, Matlab, Octave und Scilab
> Überblick über Signalprozessoren
> Realisierung von FIR-, IIR-Filtern auf Mikro- und Signalprozessoren und DSPs für Embedded Systems

Verschiedenes
> Überblick über industrielle DSP-Anwendungen
> Überblick über neuere Entwicklungen
> Ausblick

Termine & Preise

Extras
Die Seminarteilnahme beinhaltet Verpflegung und ausführliche Seminarunterlagen.

Die nächsten Termine

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