Zusammenfassung
Die für den Entwurf von digitalen Filtern grundlegenden mathematischen Beziehungen (Übertragungsfunktion, z-Transformation) sowie mögliche Realisierungsstrukturen (FIR, IIR) werden erläutert und an Simulationsbeispielen demonstriert. Für die dynamische Spektralanalyse von Biosignalen eignen sich besonders gut spezielle Varianten der digitalen Filter: Lineares zeitvariables Filter (LTV, linear time-variant) und adaptives Filter. Die Algorithmen werden detailliert erläutert und an Hand relativ einfacher Strukturen auf simulierte sowie reale Biosignale angewandt. Der Entwurf eines speziellen adaptiven Filters – ANC (adaptive noise canceller) – wird für ein praktikables Filter zur Störungsunterdrückung in Biosignalen erläutert und an realen Signalen demonstriert. Strukturen digitaler Filter im Zeitbereich sind bei bestimmten Voraussetzungen direkt im Raum-Zeit-Bereich anwendbar. Der Übergang von Zeit in Raum geschieht mit Hilfe einer FIR-Struktur, mit der auch der einfachste Beamformer DSB (delay-and-sum beamfomer) realisiert wird. Der Ansatz eines adaptiven räumlichen Filters im Zusammenhang mit der Mittelwert-Referenz (CAR, common average reference) wird mathematisch hergeleitet und seine Wirksamkeit an simulierten sowie realen Biosignalen demonstriert.
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Literatur
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Husar, P. (2020). Digitale Filter. In: Elektrische Biosignale in der Medizintechnik. Springer Vieweg, Berlin, Heidelberg. https://doi.org/10.1007/978-3-662-59641-8_5
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