S-ar putea să nu fie clar de ce răspunsul la treaptă este de astfel de îngrijorare în filtrele din domeniu timp. S-ar putea să te întrebi de ce răspunsul la impuls nu este parametrul important. Răspunsul constă în modul în care mintea umană înțelege și procesează informația. Rețineți că răspunsurile la treaptă, impuls și în frecvență conțin informație identică, doar în aranjamente diferite. Răspunsul la treaptă este util în analiza domeniului timp, deoarece se potrivește cu modul în care oamenii văd informația conținută în semnale.

De exemplu, să presupunem că vi se dă un semnal de origine necunoscută și s-a cerut să-l analizați. Primul lucru pe care îl veți face este divizarea semnalului în regiuni cu caracteristici similare. Nu poți opri să faci asta; mintea ta o va face automat. Unele dintre regiuni pot fi netede; altele pot avea vârfuri mari de amplitudine; altele pot fi zgomotoase. Această segmentare se realizează prin identificarea punctelor care separă regiunile. Aici intervine funcția treaptă. Funcția treaptă este cea mai pură modalitate de a reprezenta o diviziune între două regiuni diferite. Ea poate marca când începe un eveniment sau când un eveniment se încheie. Ea vă spune că tot ce este în stânga este ceva diferit de ceea ce este în dreapta. Acesta este modul în care mintea umană privește informația din domeniul timp: un grup de funcții treaptă împarte informațiile în regiuni cu caracteristici similare. Răspunsul la treaptă, la rândul său, este important deoarece descrie modul în care liniile de divizare sunt modificate de filtru.

Parametrii răspunsului la treaptă care sunt importanți în proiectarea filtrului sunt arătați în figura 14-2. Pentru a distinge evenimentele într-un semnal, durata răspunsului la treaptă trebuie să fie mai scurtă decât distanța dintre evenimente. Acest lucru impune ca răspunsul la treaptă să fie cât de rapid (jargonul DSP) posibil. Acest lucru este prezentat în Fig. (a) și (b). Cel mai comun mod de a specifica rise time (jargon) este de a cita numărul de eșantioane între 10% și 90% din nivele de amplitudine. De ce nu este întotdeauna posibilă o creștere foarte rapidă? Există multe motive, reducerea zgomotului, limitări inerente ale sistemului de achiziție de date, evitarea aliasingului etc.

Figura 14-2 Parametrii pentru evaluarea performanței domeniului timp.

Răspunsul la treaptă este utilizat pentru a măsura cât de bine performează un filtru în domeniul timp. Trei parametri sunt importanți: (1) viteza tranziției (timpul de creștere), arătat în (a) și (b), (2) overshoot, arătat în (c) și (d), și (3) liniaritatea fazei (simetria între jumătățile superioară și inferioarăa treptei), arătată în (e) și (f).

Figurile (c) și (d) prezintă următorul parametru important: depășirea (overshoot) răspunsului la treaptă. În general, depășirea trebuie eliminată deoarece modifică amplitudinea eșantioanelor în semnal; aceasta este o distorsiune de bază a informației conținute în domeniul timp. Acest lucru poate fi rezumat într-o întrebare: este o depășire pe care o observați într-un semnal care vine din lucrul pe care încercați să îl măsurați sau din filtrul pe care l-ați folosit?

În cele din urmă, se dorește adesea ca jumătatea superioară a răspunsului la treaptă să fie simetrică cu jumătatea inferioară, așa cum este ilustrat în (e) și (f). Această simetrie este necesară pentru a face fronturile crescătoare să pară la fel cu fronturile descrescătoare. Această simetrie este numită fază liniară, deoarece răspunsul în frecvență are o fază care este o linie dreaptă (discutată în capitolul 19). Asigurați-vă că ați înțeles acești trei parametri; ei sunt cheia pentru evaluarea filtrelor din domeniu timp.

Secțiunea următoare: Parametrii domeniului frecvență