Dijital filtreler analog filtrelerde olduðu gibi elektronik devre elemanlarýna ihtiyaç duymadýðýndan, yazýlým ortamýnda çalýþtýðý için dýþ etkenlere karþý daha dayanýklýdýr. Ayrýca örnekleme zamaný ve iþlem hýzý bakýmýndan daha geniþ bir aralýkta çalýþabilirler. Dijital filtreler farklý yöntemlerle tasarlanabilir. Matematiksel olarak birçok farklý yaklaþýmýn yaný sýra filtrenin istenen karakteristik özelliklerine göre de farklý tasarým yöntemleri mevcuttur. Dijital filtrelerin tasarým aþamalarý karmaþýk ve hata yapma olasýlýðý yüksektir. Bu nedenle dijital filtre tasarýmý için geliþtirilen birçok bilgisayar destekli araç bulunmaktadýr. Dijital filtre tasarlarken bu araçlarýn doðru kullanýmý ve tasarým parametreleri büyük önem taþýmaktadýr. Ayrýca tasarlanan filtrenin bir programlama dili aracýlýðýyla mikroiþlemci tabanlý bir sistemde gerçekleþtirilmesi için izlenecek yol benzer olmakla beraber farklý yöntemler de kullanýlabilir. Bu sayede filtrenin hassasiyet ve hýz gibi özellikleri geliþtirilebilir veya uygulamaya göre özelleþtirilebilir. Analog filtrelere göre tasarýmý ve kullanýmý daha kolay olan dijital filtreler, yeni yöntemlerle yüksek hassasiyet ve hýza ulaþmýþtýr. Gömülü sistemlerin hýzla yaygýnlaþmasýyla beraber sinyal ve görüntü iþlemede sýklýkla kullanýlýr hale gelmiþlerdir.
Amaç: Dijital filtre uygulamalarýnýn iþlem basamaklarýný incelenerek, bu filtrelerin gerçekleþtirilmesinde uygulanabilecek optimizasyon yöntemleri gösterilmiþtir. Bu yöntemlerin filtre karakteristiði üzerindeki etkileri incelenerek, donanýma baðlý olarak geliþtirilen yazýlýmlarda kullanýlan yöntemler incelenmiþtir. Ayrýca dijital bir bant geçiren filtre tasarýmý üzerinde, bu yöntemlerin filtre karakteristiði üzerindeki etkileri doðrudan karþýlaþtýrmalý olarak gösterilmiþtir.
Kapsam: Dijital filtre tasarýmlarýnda kullanýlan araçlar ve bu filtrelerin gerçekleþtirilmesinde kullanýlan donanýmlarýn özellikleri incelenerek, tasarým ve uygulama aþamalarýnda belirlenmesi gereken parametreler incelenmiþtir. Ayrýca donaným seçimi ve donanýmsal yapýya baðlý olarak belirlenmesi gereken yazýlýmsal özellikler üzerinde durulmuþtur. Dijital filtre uygulamalarý için tercih edilecek donanýmlarýn sahip olmasý gereken özellikler ve farklý platformlar incelenmiþtir.
Araþtýrmanýn Problemi: Dijital filtre tasarýmýnda kullanýlan araç ve uygulama aþamasýndaki yöntemlerin incelenerek, en iyi sonucu elde etmek için doðru araç ve parametrelerin kullanýmýný saðlamak.
Sýnýrlýlýklar: Farklý programlama dilleriyle farklý donanýmlar üzerinde performans analizlerinin yapýlabilmesi için yeterli maddi kaynaðýn bulunmamasý. Sürekli geliþen gömülü sistemlerin ve özelliklerinin takibinin zor olmasý. Yeni donanýmlar üzerinde en iyi yöntemin deneme yanýlma yöntemi ile bulunmasý zaman kaybýna neden olmaktadýr.
Yöntem: Sayýsal filtrelerin katsayýlarý transfer fonksiyonlarý kullanýlarak matematiksel yöntemlerle hesaplanabilir. Ancak bu katsayýlarýn sayýsýnýn çok olduðu durumlarda hata payý da artmaktadýr. Bu yüzden katsayýlarýn hesaplanmasýnda MATLAB veya filtre tasarýmý için özel geliþtirilmiþ yazýlýmlar kullanýlmaktadýr. MATLAB kullanarak katsayýlarý belirlenen bir dijital filtrenin C programlama dili kullanýlarak 32 bitlik bir mikrodenetleyici üzerinden gerçekleþtirilmesi sürecinde; deðiþken, fonksiyon ve kullanýlan verilerin tipine baðlý olarak filtrenin performansý incelenmiþtir. Mikrodenetleyici üzerindeki analog-dijital (ADC) ve dijital-analog (DAC) dönüþtürücüler yardýmýyla tasarým aþamasýnda hedeflenen performans ile gerçekleþtirilen filtrenin performansý karþýlaþtýrýlmýþtýr. Ayrýca farklý deðiþken ve fonksiyon tanýmlarýnýn filtrenin performansý üzerindeki etkileri gösterilmiþtir. Son olarak filtre katsayýlarýnda kullanýlan farklý veri tiplerinin filtre performansýnýn nasýl etkilediði incelenmiþtir.
Bulgular: Dijital filtre tasarýmýnda kullanýlan bilgisayar destekli yöntemler, bu filtrelerin gerçekleþtirilmesinde büyük kolaylýk saðlamaktadýr. Bu filtrelerin gerçekleþtirileceði donanýmlarýn yapýsýna baðlý olarak seçilen veri tipi, deðiþken ve fonksiyon tanýmlarý performansý doðrudan etkilemektedir. Ayrýca kullanýlan programlama diline baðlý olarak iþaretçi kullanýmý veya dinamik fonksiyon tanýmlarý gibi özel yöntemlerle dijital filtrelerde çok daha iyi sonuçlar alýnabilmektedir. Donanýmsal özelliklere baðlý olarak geliþtirilen algoritmalar daha iyi sonuç vermektedir.
Sonuç: Dijital filtre uygulamalarýnda kullanýlan yöntemler ve filtre parametrelerinin performans üzerine etkileri incelenerek, tasarlanan bir bant geçiren filtre üzerinde gösterilmiþtir. Donanýmsal yapýnýn özelliklere göre hangi tip verilerin kullanýlmasý gerektiði ve algoritma hýzýný etkileyen faktörler incelenmiþtir. Filtre katsayýlarýnda kullanýlan veri tipinin filtre hýzýný doðrudan etkiledi görülmüþtür. Kullanýlan donanýmýn fiziksel özelliði ve verileri iþleme yöntemi algoritma geliþtirmede önemli rol oynamaktadýr. Bilgisayar ortamýnda tasarlanan filtrenin bire bir gerçekleþtirilebilmesi için dinamik fonksiyon tanýmý, iþaretçi kullanýmý ve farklý veri tipleriyle iþlem yapmak gibi özel yöntemler kullanýlabilir.
Anahtar Kelimeler: Filtre, Mikrodenetleyiciler, MATLAB, Programlama
|
