Forum: Digitale Signalverarbeitung / DSP / Machine Learning z-Übertragungsfunktion eines nicht-rekursiven Tiefpass-Filters


von Ben S. (sirattack)


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Hallo zusammen,

ich habe ein Problem mit einer Übungsaufgabe und hoffe das ihr helfen 
könnt. Die Aufgabe lautet:

1) z-Übertragungsfunktion eines nicht-rekursiven Tiefpass-Filters
1.1) Die zugehörige z-Übertragungsfunktion H[z] besitzt eine doppelte 
Nullstelle bei z = -1. Bestimmen Sie alle weitteren Null-/ Polstellen 
und tragen Sie diese zusammen mit der doppelten Nullstelle in ein 
Pol/Nullstellen Diagramm ein.

Ich weiss wie die Grundform auszusehen hat aber ich kriege die 
z-Übertragungsfunktion nicht aus diesen informationen zusammen gestellt. 
Denke wenn ich die Gleichung habe kann ich die restlichen Fragen alleine 
Lösen.

es sollte aussehen wie folgt:

H[z]= (bo + b1*z^-1 + bn*z^-n ...) / (ao + a1*z^-1 + an*z^-n ...)

Vielen Dank für im Vorraus.

von alibaba (Gast)


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Hi Ben

Ben SeR schrieb:
> 1) z-Übertragungsfunktion eines nicht-rekursiven Tiefpass-Filters

Das sagt dir schonmal wie viele Polstellen deine Übertragungsfunktion 
besitzt. Nämlich?

Ben SeR schrieb:
> Die zugehörige z-Übertragungsfunktion H[z] besitzt eine doppelte
> Nullstelle bei z = -1.

Na prima, also praktisch zwei Nullstellen. Verpack das doch mal in einen 
Term.

Mein Tip ist jetzt: Der Grad des Zähler- und Nennerpolynoms müssen 
gleich sein. Und du hast zwei Nullstellen ;-)

Grüße
Alex

von Ben S. (sirattack)


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viellt.:
(z^2+1) / z^2
Ist das meine Gleichung??

alibaba schrieb:
> Das sagt dir schonmal wie viele Polstellen deine Übertragungsfunktion
> besitzt. Nämlich?

Eigentlich sagt es mir das die Polstelle im Ursprung ist aber wieviele 
es hat weiss ich nicht.

alibaba schrieb:
> Mein Tip ist jetzt: Der Grad des Zähler- und Nennerpolynoms müssen
> gleich sein. Und du hast zwei Nullstellen ;-)

Wieso müssen die gleich sein, woran kann ich das erkennen? Ich weiss FIR 
= stabil, bedeuet gleich oder mehr Polstellen als Nullstellen...

Und danke für deine Antwort.

: Bearbeitet durch User
von Christoph db1uq K. (christoph_kessler)


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Nicht rekursiv ist (fast) dasselbe wie FIR-Filter, die haben keinen 
Nenner in der Übertragungsfunktion (Nenner=1) und damit auch keine Pole.
Das war auch mit der Frage "nämlich?" gemeint.

http://de.wikipedia.org/wiki/Filter_mit_endlicher_Impulsantwort#Eigenschaften
"FIR-Filter sind meistens nichtrekursive Filter"
" ...einige spezielle FIR-Filterstrukturen mit Rückkopplungen"

von Michael A. (michiavelli)


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Christoph Kessler (db1uq) schrieb:
> die haben keinen
> Nenner in der Übertragungsfunktion (Nenner=1) und damit auch keine Pole

Falsch. Ein nichtrekursives Filter der Ordnung N hat N Polstellen.

von Ben S. (sirattack)


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Hi nochmal,

kann ich jetzt mit der Gleichung "(z^2+1) / z^2" arbeiten oder ist da 
noch ein Fehler. Habe fast alle anderen Übungen schon gemacht :)

Danke

von Christoph db1uq K. (christoph_kessler)


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Ja, stimmt. Der Nenner ist 1 oder konstant, aber im Zähler stehen ja 
Faktoren z⁻1, also 1/z und die ergeben bein n Faktoren auch n Polstellen 
im Ursprung.

Also sieht die Übertragungsfunktion erst mal so aus:
H[z]= (bo + b1*z^-1 + bn*z^-n ...) / ao

von Christoph db1uq K. (christoph_kessler)


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Jetzt wäre es zweckmäßig, den Zähler so zu formulieren, dass die 
Nullstellen direkt ablesbar sind, also 
(x-Nullstelle1)*(x-Nullstelle2)*...

Für eine doppelte Nullstelle bei -1 wäre das also:
(z^⁻1 + 1)*(z^⁻1 + 1)*(eventuelle weitere Nullstellen)

das ausmultiplizieren und mit (bo + b1*z^-1 + bn*z^-n ...) vergleichen.

von Tobias P. (hubertus)


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Moin moin

@Christoph

müsste es nicht heissen:
(z + 1) * (z + 1)

anstatt z^-1. Der Zähler lautet dann

z^2 + 2z + 1

und hat die gewünschten Nullstellen bei z=-1. Der Nenner ist einfach 
z^2.
Dann komme ich auf:

Gruss

von Christoph db1uq K. (christoph_kessler)


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Das stimmt alles. Wenn man meinen Term mit (z²/z²) multipliziert kommt 
der andere heraus. Beim Ausmultiplizieren fällt der Nenner wieder weg.

In der digitalen Signalverarbeitung bevorzugt man Terme mit negativen 
Exponenten, in der Regelungstechnik positive. Das kann man aber immer 
umrechnen, Matlab (und dessen freie Clones) haben unterschiedliche 
Zusatzpakete für beide Bereiche.

von Ben S. (sirattack)


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Danke für die infos,
ich habe zu diesem Thema noch eine Frage. Die folgende 
Differenzengleichung ist gegeben:
2y[n] + 3y[n-1] = 3x[n] - 4x[n-1]

Habe daraus die z-Übertragungsfunktion:
H[z] = 3z - 4 / 2z + 3

ist das richtig das ich das umschreiben muss damit ich die Pol und 
Nullstellen besser ablesen kann, undzwar:
H[z] = 3/2 * (z - 4/3)/(z + 3/2)

Polstelle = 3/2
Nullstelle = 4/3

damit folgt, das System ist nicht stabil da die Polstellen ausserhalb 
des Einheitskreises liegen.?

Hab ich irgendwo ein Denkfehler oder kann man das alles so machen? Ich 
hab das so gelernt, dass ich danach streben muss das z alleine steht, 
also ohne Vorfaktor, damit ich das besser ablesen kann.

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