Труды КНЦ вып.32 (ГЕЛИОГЕОФИЗИКА вып. 6/2015(32))

Суть метода заключается в том, что сначала выбирается одинаковая для всех компонент поля, регистрируемых на всех станциях, передаточная функция H(s) вида H(s)=ff(s)/V(s). s=2izjf=jo). где/ - частота; U(s) и V(s) - рациональные функции s. Число полюсов у нее должно быть как минимум на два больше, чем у передаточной функции аналоговой части системы сбора. Два добавочных полюса нужны для ограничения полосы частот выходных сигналов. Выбором этой передаточной функции определяется полоса частот, в которой будет вестись последующий анализ измерений компонент поля. По определенным ранее передаточным функциям измерительных каналов компонент поля Fx(s)=Px(s)/Qx(s), Fy(s)=Py(s)/Qy(s) и F z(s)=Pz(s)/Qz(s) далее рассчитываются передаточные функции инверсных фильтров каждого канала: w і п ѵ . л H(s) _u(s) Qx,y,As) K , i s ) V(S) P y j s ) Функция передачи инверсного фильтра Wx -""'(.v) - это дробно­ рациональная функция переменной s, число нулей которой как минимум на два меньше, чем число полюсов. Как известно [2], полюса и нули такой функции можно преобразовать в коэффициенты БИХ-фильтра Wx :"n(z) при помощи, например, билинейного или любого другого известного преобразования из 5-области в z-область. Полученный БИХ-фильтр удобен для обработки длинных последовательностей данных. В принципе, такой фильтр даже может быть включен на входе записывающего устройства для преобразования отсчетов АЦП в отсчеты компонент поля в реальном масштабе времени. После обработки сигналов компонент поля инверсным фильтром результирующие амплитудно- частотные и фазо-частотные характеристики H(s) компонент одинаковы у всех измерительных каналов на всех станциях, а значения отсчетов сигналов компонент поля представляют измеряемые величины Н х, Ну и Ez в А/м и в В/м. Выбор метода синтеза и апробация цифрового фильтра Преобразование инверсного фильтра из 5-области в z-область представляет большой интерес для ускорения обработки сигналов и особенно для обработки потоков данных в системах реального времени. Существует три наиболее часто применяемых метода синтеза цифровых фильтров (преобразования из s- в z-область), каждый из которых обладает своим рядом достоинств и недостатков [2]. В их число входят так называемый метод выборки-хранения (zero order hold - ZOH), билинейное преобразование и метод согласованного z-преобразования (matched pole/zero method - MPZ). Поскольку все эти методы могут быть применены для синтеза цифровых фильтров из передаточных характеристик измерительных каналов, перед авторами стояла задача выбора оптимального метода из перечисленных выше. На рисунке 2а-с приведены АЧХ, ФЧХ и время групповой задержки, вносимой стандартной передаточной характеристикой в 5-области и эти же характеристики, полученные тремя методами в z-области. Из рисунка следует, что ни один из методов преобразования инверсного фильтра из s- в z-область не показал хороших результатов. Особенно большие погрешности возникают вблизи частоты Найквиста (здесь она равна 256 Гц). Можно утверждать, что наблюдаемые отклонения этих характеристик от характеристик аналогового фильтра настолько велики, что не позволят с достаточной степенью точности восстановить значения компонент поля на входе измерительной системы. 103