FACULTAD DE INGENIERÍA
DIVISIÓN DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA EN TELECOMUNICACIONES
Programa de la Asignatura: FILTRADO DE SEÑALES ANALÓGICAS Y DIGITALES
Clave: 1823 Núm. de créditos: 10
Carrera: ING. EN TELECOMUNICACIONES
Duración del curso:
Semanas: 16
Horas: 96
Semestre: 9º
Horas a la semana:
Teoría: 4 Obligatoria: SI
Prácticas: 2 Optativa:
OBJETIVO DEL CURSO
El alumno diseñará y construirá filtros analógicos y digitales
para requerimientos específicos dentro de un sistema de telecomunicaciones.
TEMAS
Núm: Nombre: Horas
I. INTRODUCCION. 4
II. APROXIMACIONES DE FILTROS ANALOGICOS. 10
III. DISEÑO DE FILTROS ANALOGICOS. 8
IV. DISEÑO DE FILTROS DIGITALES. 14
V. EFECTO DE LA PRECISION DE LA ARITMETICA EN LA REALIZACION
DE FILTROS DIGITALES. 6
VI. DISEÑO DE FILTROS ADAPTIVOS. 10
VII. IMPLANTACION DE FILTROS DIGITALES CON PROCESADORES
DIGITALES DE SEÑALES (DSP). 12
______
64
PRACTICAS DE LABORATORIO. 32
______
96
ASIGNATURAS ANTECEDENTES OBLIGATORIAS:
ANÁLISIS Y PROCESAMIENTO DIGITAL DE SEÑALES
ASIGNATURAS ANTECEDENTES :
DISEÑO CON MICROPROCESADORES
CIRCUITOS INTEGRADOS ANALÓGICOS
CONTROL ANALÓGICO
COMUNICACIONES ANALÓGICAS
ASIGNATURAS CONSECUENTES :
DISPOSITIVOS DE MICROONDAS
PROCESAMIENTO DIGITAL DE IMÁGENES
PROCESAMIENTO DIGITAL DE VOZ
ANTECEDENTES, OBJETIVOS Y CONTENIDOS DE LOS TEMAS
I. INTRODUCCION.
ANTECEDENTES:
Comunicaciones Analógicas.
OBJETIVO:
El alumno conocerá las necesidades de filtrar las señales en
un sistema de telecomunicaciones.
CONTENIDO:
I.1 Panorama general de un sistema de telecomunicaciones.
I.2 Factores que alteran a las señales en los sistemas de
telecomunicaciones: distorsión, interferencia, ruido
y atenuación.
I.3 Necesidades del filtrado.
I.4 Clasificación de los filtros de acuerdo a las frecuencias
que permiten pasar.
I.4.1 Filtro paso bajas.
I.4.2 Filtro paso altas.
I.4.3 Filtro paso banda.
I.4.4 Filtro supresor de banda.
I.4.5 Filtros paso todo.
I.5 Clasificación de los filtros de acuerdo a su construcción.
I.5.1 Filtros pasivos.
I.5.2 Filtros activos.
I.5.3 Filtros electromecánicos.
I.5.4 Filtros de onda acústica superficial.
I.5.5 Filtros de microondas.
I.5.6 Filtros cerámicos.
I.5.7 Filtros de cristal.
I.5.8 Filtros digitales.
II. APROXIMACIONES DE FILTROS ANALOGICOS.
ANTECEDENTES:
Control Analógico.
OBJETIVOS:
El alumno seleccionará adecuadamente la aproximación del filtro
de acuerdo a sus características.
CONTENIDO:
II.1 Introducción.
II.2 Plantilla de diseño.
II.3 Aproximación Butterworth.
II.3.1 Función de la respuesta Butterworth.
II.3.2 Determinación del orden de la función de
Butterworth de acuerdo a las especificaciones
de la plantilla de diseño.
II.3.3 Polos de la función de Butterworth.
II.3.4 Función de transferencia normalizada a partir
de los polos.
II.4 Aproximación Chebyshev.
II.4.1 Polinomio de Chebyshev.
II.4.2 Características del rizo.
II.4.3 Determinación del orden de la función de Chebyshev
de acuerdo a las especificaciones de la plantilla
de diseño.
II.4.4 Polos de la función Chebyshev.
II.4.5 Función de transferencia normalizada a partir de
los polos.
II.5 Aproximación Chebyshev inversa.
II.5.1 Función de la respuesta Chebyshev inversa.
II.5.2 Determinación del orden de la función de Chebyshev
inversa de acuerdo a las especificaciones de la
plantilla de diseño.
II.5.3 Polos y ceros de la función Chebyshev inversa.
II.5.4 Función de transferencia normalizada a partir de los
polos y los ceros.
II.5.5 Comparaciones de la respuesta Chebyshev inversa con
otras aproximaciones.
II.6 Aproximación Bessel.
II.6.1 Función de la respuesta Bessel.
II.6.2 Determinación del orden de la función de Bessel de
acuerdo a las especificaciones de la
plantilla de diseño.
II.6.3 Características del retardo máximamente plano.
II.6.4 Polos de la función de Bessel.
II.6.5 Función de transferencia normalizada a partir de los
polos.
II.7 Aproximación Cauer o elíptica.
II.7.1 Función de la respuesta Cauer.
II.7.2 Determinación del orden de la función de Cauer
de acuerdo a las especificaciones de la plantilla
de diseño.
II.7.3 Polos y ceros de la función Cauer.
II.7.4 Función de transferencia a partir de los polos.
III. DISEÑO DE FILTROS ANALOGICOS
ANTECEDENTES:
Circuitos Integrados Analógicos.
OBJETIVO:
El alumno diseñará y sintonizará filtros analógicos pasivos y activos.
CONTENIDO:
III.1 Diseño de filtros pasivos.
III.1.1 Síntesis de redes LC de un puerto.
III.1.1.1 Forma canónica Foster.
III.1.1.2 Forma canónica Cauer.
III.1.2 Síntesis de redes RC de un puerto.
III.1.3 Síntesis de dos puertos por medio del
desarrollo de escalera.
III.1.3.1 Escalera LC.
III.1.3.2 Escalera RC.
III.1.4 Transformaciones de la reactancia
para obtener redes pasivas paso
altas, paso banda y supresores de
banda, a partir de las redes normalizadas.
III.1.5 Compatibilidad de impedancias.
III.2 Diseño de filtros activos.
III.2.1 Transformaciones de frecuencia y desnormalización
para filtros activos.
III.2.2 Conexión de etapas en cascada.
III.2.3 Diseño de filtros con redes de primer orden.
III.2.4 Diseño de filtros con redes de segundo orden.
III.2.5 Ajuste constante de ganancia.
III.3 Sensibilidad.
III.3.1 Función de sensibilidad.
III.3.2 Sensibilidad de los parámetros de un filtro.
III.4 Sintonización.
III.5 Análisis y diseño de filtros analógicos pasivos y activos
asistidos por computadora.
IV. DISEÑO DE FILTROS DIGITALES.
ANTECEDENTES:
Análisis y Procesamiento Digital de Señales.
OBJETIVO:
El alumno diseñará filtros digitales.
CONTENIDO:
IV.1 Introducción.
IV.2 Diseño de filtros de respuesta al impulso finita (FIR).
IV.2.1 Diseño de filtros FIR de fase lineal usando ventanas.
IV.2.2 Diseño de filtros FIR de fase lineal por el método de
muestreo de frecuencia.
IV.2.3 Diseño de filtros FIR de fase lineal con rizo.
IV.2.4 Diseño de diferenciadores FIR.
IV.2.5 Diseño de transformadores de Hilbert.
IV.2.6 Comparación de métodos de diseño para filtros FIR de
fase lineal.
IV.3 Diseño de filtros de respuesta al impulso infinita (IIR) desde
filtros analógicos.
IV.3.1 Diseño de filtros IIR por la aproximación de derivadas.
IV.3.2 Diseño de filtros IIR por invariancia del impulso.
IV.3.3 Diseño de filtros IIR por la transformación bilineal.
IV.3.4 La transformación Z-Acoplada.
IV.4 Transformaciones de frecuencia.
IV.4.1 Transformaciones de frecuencia en el dominio analógico.
IV.4.2 Transformación de frecuencia en el dominio digital.
IV.5 Técnicas de diseño directas para filtros digitales IIR.
IV.5.1 Método de aproximación Padé.
IV.5.2 Método de diseño de mínimos cuadrados.
IV.5.3 Diseño de filtros IIR en el dominio de la frecuencia.
IV.6 Decimación e interpolación.
IV.6.1 Decimación por un factor D.
IV.6.2 Interpolación por un factor U.
IV.6.3 Conversión de la razón de muestreo por un factor U/D.
IV.6.4 Diseño e implantación de filtros por conversión de la
razón de muestreo.
V. EFECTO DE LA PRECISION DE LA ARITMETICA EN LA REALIZACION DE FILTROS DIGITALES.
ANTECEDENTES:
Incluídos en esta asignatura.
OBJETIVO:
El alumno diseñará filtros digitales tomando en cuenta la precisión
de la aritmética del procesador.
CONTENIDO:
V.1 Representación numérica.
V.2 Cuantización de coeficientes.
V.3 Cuantización de productos.
V.4 Escalamiento de señales.
V.5 Efectos de la banda muerta.
VI. DISEÑO DE FILTROS ADAPTIVOS.
ANTECEDENTES:
Incluídos en esta asignatura.
OBJETIVO:
El alumno diseñará filtros adaptivos.
CONTENIDO:
VI.1 Filtros adaptivos FIR forma directa.
VI.1.1 Criterio del mínimo error cuadrático medio (MMSE).
VI.1.2 Algoritmo de ventana LMS.
VI.1.3 Propiedades del algoritmo.
VI.1.4 Algoritmo recursivo de mínimos cuadrados para
filtros FIR forma directa.
VI.1.5 Propiedades de los algoritmos RLS de forma directa.
VI.2 Filtros adaptivos escalera-celosía.
VI.2.1 Algoritmo recursivo de mínimos cuadrados
escalera-celosía.
VI.2.2 Algoritmo gradiente escalera-celosía.
VI.2.3 Propiedades de los algoritmos.
VI.3 Aplicaciones de los filtros adaptivos.
VII. IMPLANTACION DE FILTROS DIGITALES CON PROCESADORES DIGITALES DE SEÑALES (DSP).
ANTECEDENTES:
Diseño con Microprocesadores.
OBJETIVO:
El alumno programará los algoritmos de implantación de filtros
digitales en procesadores digitales de señales.
CONTENIDO:
VII.1 Arquitectura interna del DSP.
VII.2 Programación del DSP.
VII.2.1 Arquitectura de la unidad lógica aritmética.
VII.2.2 Representación y redondeo de datos.
VII.2.3 Modos de direccionamiento.
VII.2.4 Sintaxis y formato de las instrucciones.
VII.2.5 Grupo de instrucciones.
VII.3 Herramientas para la programación del DSP.
VII.4 Implantación de filtros digitales usando los DSP.
TECNICAS DE ENSEÑANZA: ELEMENTOS DE EVALUACION:
Exposición oral (X) Exámenes parciales (X)
Exposición audiovisual (X) Exámenes finales (X)
Ejercicios dentro de clase (X) Trabajos y tareas fuera del aula (X)
Ejercicios fuera del aula (X) Participación en clase (X)
Seminarios ( ) Asistencia a prácticas (X)
Lecturas obligatorias (X)
Trabajo de investigación (X)
Prácticas de taller o laboratorio (X)
Prácticas de campo ( )
Otras: Uso del simulador PSPICE y
emuladores y simuladores del DSP.
BIBLIOGRAFIA
TEXTOS BASICOS Temas de la materia para los que se recomienda:
PROAKIS, John G. & MANOLAKIS, Dimitris G. I, IV,V, VI
"Introduction to Digital Signal Processing."
Macmillan Publishig Company
E.E.U.U., 1988.
CHEN, Wai-Kai. I, II, III
"Passive and Active Filters Theory and Implementations."
John Wiley and Sons, Inc.
E.E.U.U., 1986.
DSP56000/DSP56001. VII
"Digital Signal Processor. User´s Manual."
Motorola Inc.
E.E.U.U., 1990.
BIBLIOGRAFIA COMPLEMENTARIA
KUC, Roman. I, IV, V
"Introduction to Digital Signal Processing."
McGraw-Hill Book Co.
E.E.U.U., 1988.
ANTONIOU, Andreas. I, IV, V
"Digital Filters Analysis and Design."
McGraw-Hill Book Co.
E.E.U.U., 1979.
DARYANANI, Gobind. I, II, III
"Priciples of Network Synthesis and Design."
John Wiley and Sons, Inc.
E.E.U.U., 1986
HAYKIN, Simon. VI
"Adaptive Filter Theory."
Prentice Hall Inc.
E.E.U.U., 1991.