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?

[Hoodwin]

А вот я еще спрошу.

Мне вот понравилась идея, вытекающая из постов pv + alex_os. А именно, не делать никаких ФНЧ и ресемплингов, а просто взять и посчитать в квадратурах коэффициенты для sin и cos составляющих фильтруемой частоты. И вот я написал пару интегралов:
1) S(N) = Int([0..N*T0], sin(w*t)*sin(w0*t))
2) C(N) = Int([0..N*T0], cos(w*t)*sin(w0*t))

В идеале для очень большого N результат должен стремиться к интегралу Фурье. Но я пока построил графики для N=1, N=4, N=32. Вот они.
На графиках зеленым цветом показан интеграл 1, а синим цветом - интеграл 2. По горизонтали отложена безразмерная частота w/w0.
Видно, что
1) для w=w0 выполняется условие ортогональности sin(w0*t) и cos(w0*t).
2) для w=0 и для целых w/w0, больших 2, оба интеграла дают 0, что вполне законно.

Но вот при промежуточных значениях w, близких к w0, возникают паразитные отклики, которые выдают довольно большие амплитуды синуса и косинуса. Будет ли в этом случае наблюдаться эффект компенсации помехи, или, наоборот, фильтр начнет сам добавлять w0.

Можно ли для расчета амплитуд для синуса и косинуса делать измерения для нескольких разных N? Например, (S(8)*3 + S(4))/4 подавляет часть боковых лепестков на приведенном графике. Вначале я было подумал, что в этом есть смысл, но вот когда подал в качестве эталонного входа cos(wt) вместо sin(wt), то амплитуда sin-составляющей для некоторых стала w даже больше, чем при использовании только S(4) для оценки амплитуды sin-составляющей.

В принципе такая схема, получается, работает, если известно, что вблизи w0 в спектре нет других частот, так что отклика по ним фильтр не выдаст.

Сообщение отредактировал Hoodwin - Jun 28 2013, 10:44

Эскизы прикрепленных изображений

 

[alex_os]

А вот я еще спрошу.
И вот я написал пару интегралов:
1) S(N) = Int([0..N*T0], sin(w*t)*sin(w0*t))
2) C(N) = Int([0..N*T0], cos(w*t)*sin(w0*t))
....

А зачем Вам сдались эти интегралы? Вам предлагают сделать ФАПЧ которая будет цеплятся за помеху в районе 50 Гц. ФАПЧ измеряет фазу и амплитуду помехи, далее полученную оценку помехи вычитаете из сигнала. Полоса пропускания ФАПЧ примерно равна удвоенной частоте среза разомкнутой петли. Соответственно режектор получится как бы полосовой. Сам генератор фапч работает на частоте дискретизации, но подстраивать фазу амплитуду можно и нужно с гораздо меньшей частотой, соответственно не будет никаких страшных фильтров для которых требуется не ординарная точность.