DSP在電能表中的應用(04-100)

　　在數字信號處理應用中往往需要設計線性相位的濾波器，FIR濾波器在保證幅度特性滿足技術要求的同時，很容易做到嚴格的線性相位特性。為了使濾波器滿足線性相位條件，要求其單位脈沖響應h(n)為實序列，且滿足偶對稱和奇對稱條件，即h(n)=h(N-1-n)和h(n)=-h(N-1-n)。當N為偶數時，偶對稱線性相位FIR濾波器的差分方程式為：

　　由此可見，FIR濾波器不斷地對輸入樣本x(n)延時后，再作乘法累加算法，將濾波結果y(n)輸出，因此，FIR實際上是一種乘法累加運算器。在數字濾波器中，FIR濾波器的最主要特點是沒有反饋回路，故不存在不穩定的問題；同時，可以在幅度特性隨意設置的同時，保證精確、嚴格的線性相位。穩定和線性相位特性是FIR濾波器的突出優點。下面是FIR濾波器設計的子程序:

　　數據處理方式

　　數據處理主要是對采集的離散化信號進行運算處理，利用快速傅里葉算法對電信號進行分析(見圖 2)。

　　在DSP中最常用的方法是頻域分析法。對于一些序列長度小的，通常采用離散傅里葉變換(DFT的精確定義為:，而序列長度大的，通常采用快速傅里葉變換(FFT)。FFT的運算速度要比DFT的運算速度快得多，但DFT的靈活性比較強。如果需要求出少量的頻域值，DFT方法可以比FFT運算量小，數據序列長度可以是任意的，并且N個輸出值的計算是相互獨立的。由于DFT的輸出是復數，所以實部和虛部包含在兩個N長度的數組中，對于輸出的結果可以通過計算機軟件(MATLAB)進行仿真。計算和繪制DFT的輸出結果，通過FFT在DSP中的應用，計算出N次諧波分量，從而提高了電能表上的各種技術參數。

　　結語

　　目前，DSP技術已成功應用在DTSD22型0.5S電子式三相多功能電能表中。■