Technische Universität Ilmenau

Analoge und digitale Filter - Modultafeln der TU Ilmenau

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Fachinformationen zu Fachnummer 1317 - allgemeine Informationen
Fachnummer1317
FakultätFakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik
Fachgebietsnummer2111 (Nachrichtentechnik)
Fachverantwortliche(r)Prof. Dr. Martin Haardt
SpracheDeutsch
TurnusSommersemester
Vorkenntnisse

Signale und Systeme 1, Signale und Systeme 2

Lernergebnisse

In der Vorlesung 'Analoge und digitale Filter' lernen die Studierenden Methoden kennen, um sowohl analoge als auch digitale Filter entwerfen und analysieren zu können. Im ersten Teil - analoge Filter - werden zunächst Filter 1. und 2. Ordnung eingehend behandelt, durch deren Kaskadierung Filter beliebiger Ordnung synthetisiert werden können. Im Anschluss kennen die Studierenden die wesentlichen Eigenschaften und Realisierungsvarianten solcher Filter, die sich anhand Ihrer Pol-Nullstellenkonfigurationen kategorisieren lassen. Den Schwerpunkt bildet danach der Standard-Tiefpass-Entwurf von Analogfiltern. Die Studierenden lernen die spezifischen Eigenschaften von Butterworth-, Tschebyscheff-, Bessel- und Cauerfiltern kennen und können jedes Filter anhand seiner Polynombeschreibung und Pol-Nullstellenkonfiguration identifizieren und mit Hilfe von Matlab entwerfen. Das vermittelte Wissen bildet die Grundlage für die anschließenden Transformationen, durch die die Studierenden in die Lage versetzt werden, auch Hochpässe, Bandpässe und Bandsperren zu entwerfen. Im zweiten Teil der Vorlesung erlernen die Studierenden den Entwurf von Digitalfiltern. Im Kapitel 'Rekursive digitale Filter' lernen die Studierenden zwei Transformationen kennen, um aus Analogfiltern mit bekannter Übertragungsfunktion ein entsprechendes Digitalfilter zu gewinnen. Zudem wird den Studierenden der Einfluss der Quantisierung vermittelt. Mit Hilfe von Matlab-Beispielen untersuchen die Studierenden selbstständig, wie sich Koeffizientenquantisierung und Rundungsfehler (Rauschen, Grenzzyklen) bei unterschiedlichen Filterstrukturen auswirken. Im Kapitel 'FIR-Filter' lernen die Studierenden schließlich Methoden kennen, um linearphasige FIR-Filter mit bestimmten Zieleigenschaften zu entwickeln.

Inhalt

Analoge Filter

  • Grundlagen
    - Phasen- und Gruppenlaufzeit, Dämpfung
    - Paley-Wiener-theorem
    - Laplace-Transformation
    - Minimalphasen- und Allpasskonfiguration
    - Randbedingungen für den Dämpfungsverlauf
     
  • Filter 1. Ordnung
    Tiefpass, Hochpass, Shelving-Tiefpass, Shelving-Hochpass, Allpass
  • Filter 2. Ordnung
    Tiefpass, Hochpass, Bandpass, Notch-Filter, Notch-Tiefpass, Allpass
  • Standard Tiefpass Approximationen
    Potenz-,  Tschebyscheff-, Cauer-, Bessel-tiefpass
     
  • Transformationen
    Tiefpass-Hochpass-Transformation

Digitale Filter 

  • Rekursive zeitdiskrete Filter
    - Bilinear-Transformation 
    - Impulsinvariant-Methode
    - Einfluss der Quantisierung
     
  • Entwurf von FIR-Filtern mit der Fenstermethode
    - Typen linearphasiger Filter 
    - Standard-Fenster 
    - Kaiser-Fenster 
    - Verhalten an Sprungstellen 
Medienformen

Tafelentwicklung, Präsentation von Begleitfolien, Folienscript (online), Matlab-Beispiele 

Literatur
  • L. D. Paarmann, Design And Analysis of Analog Filters: A Signal Processing Perspective. Kluwer Academic Publishers, 2001.
     
  • D. Kreß and D. Irmer, Angewandte Systemtheorie. Oldenbourg Verlag, München und Wien, 1990.
     
  • O. Mildenberger, Entwurf analoger und digitaler Filter. Vieweg, 1992.
     
  • R. Schaumann and Mac E. Van Valkenburg, Design of Analog Filters. Oxford University Press, 2001.
  • A.V. Oppenheim and R.W. Schafer, Zeitdiskrete Signalverarbeitung. R. Oldenbourg Verlag, 1999.
     
  • K.D. Kammeyer and Kristian Kroschel, Digitale Signalverarbeitung. Vieweg + Teubner, 2009.
Lehrevaluation

Pflichtevaluation:

SS 2011 (Fach)

Freiwillige Evaluation:

Hospitation:

Spezifik Referenzfach
FachnameAnaloge und digitale Filter
Prüfungsnummer
Leistungspunkte5
SWS
Präsenzstudium (h)45
Selbststudium (h)105
VerpflichtungPflicht
Abschlussmündliche Prüfungsleistung, 30 Minuten
Details zum Abschluss
Anmeldemodalitäten für alternative PL oder SL
max. Teilnehmerzahl
Spezifik im Studiengang Bachelor Elektrotechnik und Informationstechnik 2013
FachnameAnaloge und digitale Filter
Prüfungsnummer2100347
Leistungspunkte5
Präsenzstudium (h)45
Selbststudium (h)105
VerpflichtungPflicht
Abschlussmündliche Prüfungsleistung, 30 Minuten
Details zum Abschluss
Anmeldemodalitäten für alternative PL oder SL
max. Teilnehmerzahl
Spezifik im Studiengang Bachelor Ingenieurinformatik 2013
FachnameAnaloge und digitale Filter
Prüfungsnummer2100347
Leistungspunkte5
Präsenzstudium (h)45
Selbststudium (h)105
VerpflichtungWahlpflicht
Abschlussmündliche Prüfungsleistung, 30 Minuten
Details zum Abschluss
Anmeldemodalitäten für alternative PL oder SL
max. Teilnehmerzahl
Spezifik im Studiengang Bachelor Ingenieurinformatik 2008
FachnameAnaloge und digitale Filter
Prüfungsnummer2100347
Leistungspunkte3
Präsenzstudium (h)34
Selbststudium (h)56
VerpflichtungWahlpflicht
Abschlussmündliche Prüfungsleistung, 30 Minuten
Details zum Abschluss
Anmeldemodalitäten für alternative PL oder SL
max. Teilnehmerzahl
Spezifik im Studiengang Bachelor Elektrotechnik und Informationstechnik 2008
FachnameAnaloge und digitale Filter
Prüfungsnummer2100035
Leistungspunkte3
Präsenzstudium (h)34
Selbststudium (h)56
VerpflichtungPflicht
Abschlussmündliche Studienleistung, 30 Minuten
Details zum Abschluss
Anmeldemodalitäten für alternative PL oder SL
max. Teilnehmerzahl

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