Режекторный фильтр на 50 Гц для видеосигнала, как удалить наводку от цепей питания на видеосигнал Опции

[Hoodwin]

Собственно возникла вот какая задача. Имеем видеосигнал АЦП с частотой 66.(6) МГц, но вообще частота может программно меняться, от 25 до 80 МГц. Но некоторые приемники выдают сигнал с замешиванием в него частоты 50 Гц. И вот требуется эту помеху из сигнала убрать, однако DC нужно оставить. Обработка делается на ПЛИС и основная частота обработки в ней - 100 МГц.

Пока что в голову приходит такой способ.
1) ФНЧ, оставить полосу порядка 200-300 Гц.
2) децимация сигнала на частоту работы полосового фильтра.
3) Полосовой фильтр вокруг частоты 50 Гц.
4) ресемплинг на исходную частоту оцифровки
5) Вычитание из входного сигнала выделенной составляющей

Однако вот попробовал синтезировать какие-то фильтры в MATLAB, смущает, что на шагах 1-3 составляющая приобретает сдвиг по фазе, и становится непригодна для простого вычитания из исходного сигнала. Причем если для одной частоты еще можно как-то подравнять ФЧХ на 0 именно для частоты фильтрации, то для полосы 50-60 Гц фаза довольно сильно изменяется в полосе пропускания.

Пока задачка стоит подавить составляющую на 50 Гц где-нибудь на 35-45 дБ. На данный момент амплитуда помехи оценена в 10% динамического диапазона АЦП. При реализации фильтра на ПЛИС вполне можно успеть делать КИХ на 128-256 порядков на одном блоке памяти. Но вот все же хотелось бы давить не только одну частоту в 50 Гц, но диапазон от 50 до 60. Возможно ли это?

[Самурай]

Пока что в голову приходит такой способ.

1) ФНЧ, оставить полосу порядка 200-300 Гц.
2) децимация сигнала на частоту работы полосового фильтра.
3) Полосовой фильтр вокруг частоты 50 Гц.
4) ресемплинг на исходную частоту оцифровки
5) Вычитание из входного сигнала выделенной составляющей

Вполне жизненный способ, только пункты 1 и 3 реализуются в пункте 2, и называться этот пункт будет просто «децимация сигнала».

...Однако вот попробовал синтезировать какие-то фильтры в MATLAB, смущает, что на шагах 1-3 составляющая приобретает сдвиг по фазе, и становится непригодна для простого вычитания из исходного сигнала. Причем если для одной частоты еще можно как-то подравнять ФЧХ на 0 именно для частоты фильтрации, то для полосы 50-60 Гц фаза довольно сильно изменяется в полосе пропускания...

...Насколько я понимаю, любой фильтр вносит задержку в сигнал. Если сигнал состоит из одной частоты, то можно так подобрать параметры фильтра, что задержка станет равна одному периоду, и сдвиг по фазе обнулится, так что сигнал станет пригоден для прямого вычитания. Если же фильтр выделяет совокупность частот, то период повторения совокупности уходит в бесконечность и подобрать параметрами фильтра нулевую задержку уже невозможно. Остается довольствоваться задержкой, какая есть...

Используйте КИХ фильтры с линейной фазой и счастье Вам гарантировано.

Вообще, Ваши трудности не совсем понятны и во многом надуманны. Вот для демонстрации Вашего же метода прикрепил картинку с моделью для немного упрощенной задачи. С фильтрами не заморачивался, для простоты взял все фильтры одного порядка (порядок честно взял от фонаря). В реальности это все можно и нужно оптимизировать и минимизировать.

… то это эквивалентно задержке на 15-18 тысяч отсчетов на основной частоте дискретизации видео. Мне вот жалко в ПЛИС столько памяти тратить на тупую задержку сигнала. То есть, вырезать спектр от 0 до 700 Гц не проще, чем от 50 до 60. Проще всего давить ровно одну частоту - 50 Гц. И так по одной и давить все неугодные помехи.

Задержка все равно будет нужна, как минимум на половину порядка эквивалентного фильтра. Но ее легко реализовать на блочной памяти.
И таки да, вырезать спектр от 0 до 700 Гц проще, чем от 50 до 60.

Еще вот такой вопрос. Если мне нужно выделить всего одну частоту 50 Гц из сигнала, оцифрованного на 50-60 МГц, то мне явно нужно где-то 5 порядков частоты сбросить. Во сколько ступеней лучше делать децимацию такого рода?

Наименее затратно (по ресурсам) делать децимацию (и интерполяцию), используя максимально возможное количество ступеней. Но зачастую можно пойти на компромиссы.