В.А. Балашов Цифровая фильтрация. Новые методы обработки информации. Сборник переводов. Под. ред. А.М. Трахтмана, ОНТИ, 1970. 257 с.



Данный сборник является вторым сборником, посвященным цифровой фильтрации в серии «Новые методы обработки информации», (см. выпуск I). В него вошли статьи основном взятые из специального выпуска журнала «II Trans, on Audio and Electroacoustics», посвященного цифрой фильтрации.
Сборник открывается статьей, подготовленной Рейдер от имени комитета, руководившего работой секции «Цифровая фильтрация» на конференции IEEE в 1968 г. В ней даеется реформальное определение Z-преобразования и рассматриваются его свойства, используемые при обработке цифровой информации. Процесс линейной фильтрации описывается линейными разностными уравнениями, которые реализуются в различной форме. Во второй статье отмечается, что коэффициенты разностных уравнений могут быть комплексными и так могут быть реализованы в весьма удобной форме. Третья статья посвящена расчету цифровых фильтров с применением хорошо разработанных методов проектирования непрерывных фильтров. В последних четырех статьях обсуждаются вопросы реализации цифровых фильтров в виде структур специализированных цифровых вычислительных устройств. Во многих случаях структура этих устройств разрабатывается с учет последних достижений микроэлектроники, интегральных схем с высокой степенью интеграции.
Теория линейных цепей основана на электрических свойствах ивдуктивностей, емкостей и сопротивлений. Поэтому с помощью законов Кирхгофа можно описать параметры цепи, используя системы линейных дифференциальных уравнений.
В противоположность этому для описания дискретной линейной системы применяется система линейных разностных уравнений, которые реализуются (путем операций с числами) в цифровом вычислительном устройстве специального или общего назначения. Дяя реалнзации разностного уравнения входной сигнал должен составляться из дискретных отсчетов, т.е. из последовательности чисел.
В данной статье рассматриваются только сигналы с равноотстоящими отсчетами. Случай неравноотстоящих отсчетов не рассматривается. Берется модель, где входные сигналы состоят из дискретных отсчетов, квантованных по амплитуде. Отсчеты затем обрабатываются с помощью цифровой логики путем численных операций, необходимых для реализации линейных разностных уравнений. Вначале предполагается, что идеализированная цифровая логика манипулирует с неквантованными данными с идеальной точностью. Затем рассматривается влияние квантования. Во многих практических случаях влияние численной ошибки, вызванной квантованием, можно представить как наложение Пума на идеальные неквантованные данные, Можно привести большое число примеров того, что цифровая фильтрация более применима на практике, чем аналоговая обработка, при выполнении таких операций, как интерполяция, экстраполяция, сглаживание и спектральное разложение. Это, в частности, справедливо, когда обрабатываемые данные генерируются в цифровой форме, например, цифровыми датчиками.
Преимуществами цифровых методов являются: реализация их мало : габаритными интегральными схемами, легко прогнозируемая с большей точностью стабильная рабочая характеристика, отсутствие проблем согласования импедансов, отсутствие ограничений на расположение критических частот фидьтров, большая гибкость благодаря легкости с которой характеристика фильтра может изменяться при изменении соответствующих коэффициентов, присущая ему возможность разделения во времени основных реализуемых сегментов. Эти преимущества вместе со схемами с высокой степенью интеграции обеспечивают такой метод цифровой фильтрации, который отвечает точным требованиям современных вычислительных устройств, ориентированных для целей связи.