第五章数字滤波器的基本结构.ppt

1、第5章数字过滤烟嘴的基本结构、5.1数字过滤烟嘴结构的表示方法5.2无限长单位冲击响应(IIR )过滤烟嘴的基本结构5.3有限长单位冲击响应(FIR )过滤烟嘴的基本结构、5.1数字过滤烟嘴结构的表示方法， 数字过滤烟嘴系统函数是通过上式得到的系统投入产出关系的常系数线性差分方程式，数字过滤烟嘴的功能是通过一定的运算将输入序列变换为输出序列来实现数字过滤烟嘴的方法： (1)电脑软件(2)专用数字硬件， 数字信号处理器和通用数字信号处理器数字过滤烟嘴基本实现手段：加法器、单位延迟和常数加法器基本手段表示法：分块图法和信号流图例：二次数字过滤烟嘴表示方法(常系数线性差分方程式)、x(n )、x(n

2、 )、注意： (1)在本说明书中，在数字过滤烟嘴(2)的运算结构中5.2无限长单位冲击响应(IIR )过滤器的基本构成，无限长单位冲击响应(IIR )的特征： (1)系统的单位冲击响应h(n )是无限长。 (2)系统函数H(z )在有限z平面上存在极点。 (3)在结构上存在输出到输入的回种子文件，即结构是递归的。 基本结构：直接I型、直接II型、级联反应型和并联型、一、直接I型、系统投入产出关系的n阶差分方程构成直接I型的特征： (1)将输入和延迟后的输入分组为m节时延网络，即横向时延网络，表示实现零点。 (2)输出及其延迟构成n节延迟网络，表示实现极点。 (3)总网络是由以上2个网络级联反应

3、连接而成的。 (4)直接I型需要N M级的延迟yuu针织面料。 二、直接交换型(完备型)、线性移动不变系统、其级联反应子系统顺序，系统函数不变，即总投入产出关系不变。 特征： (1)仅通过n个延迟单元针织面料，实现n次滤波器所需的最小延迟单元针织面料。 (2)系数ak、bk对于滤波器的性能控制基本没有贡献。 (3)极点对系数变化敏感，使系统频率响应对系数变化敏感，容易产生不稳定或大误差。 三、级联反应型、系统函数用零极分解，将共轭因子与实系数组合的二次因子H(z )完全分解为实系数的二次因子形式，特征： (1)调整一次、二次基本节的零极，使其不影响其他基本节，容易调整过滤烟嘴频率响应特性。 (

4、2)因为零、极有不同的配对方式，所以在配对和排列顺序上存在最优化的问题。 四并联型将因子分解的H(Z )展开为部分式的形式，得到了并联IIR的基本结构： MN时，H(Z )为并联型的特征：各并联基本节点间的误差相互没有影响，比级联反应型的误差稍小。 倒置定理：将原网络的所有往路方向反转，如果交换输入x(n )和输出y(n )，则其系统函数H(z )不变。 已知的因果线性移位不变滤波器的系统函数是绘制所述系统的以下形式的程序流程图： 用z-1多项式的形式表示(1)直接型(2)直接型(3)级联反应型(4)并列型、(1)系统函数。 (2)直接型、(3)级联反应型、z-1、例：求下一个网络的系统函数，

5、绘制等价的直接型。5.3有限长单位冲击响应(FIR )滤波器的基本结构、有限长单位冲击响应h(n )的特点： (1)系统的单位冲击响应h(n )的有限个n值非零。 (2)系统函数H(Z )以|z|0收敛，|z|0只有零点，所有的极点都是z=0。 (3)主要是非递归结构，没有输入输出的回种子文件。一方面，系统函数是横截型(日式榻榻米嵌入型、直接型)、系统差分方程是线性移动不变系统的日式榻榻米嵌入和式，是x(n )延迟链的横向结构，也称为横截型结构或日式榻榻米嵌入型结构，也称为直接型结构。 二、级联反应类型是将H(z )分解为实二次因子的乘积形式：如果N/2是取N/2的整数部分。 特征： (1)该

6、结构的各节控制一对零点，因此需要控制零点时采用。 (2)其系数以及必要的乘法次数比日式榻榻米读入型多。 例如，一个FIR滤波器的单位采样响应可以描绘(1)该系统的直接型实现结构，(2)校正系统函数H(z )，并且使用系统函数来描绘FIR系统和一个IIR系统相连的结构图。 解： (1)直接型实现结构图如下： (2)系统函数的收敛带为|z|0，H(z )是通过IIR系统和FIR系统的级联反应能够实现的IIR系统为FIR系统，因此该系统的另一实现结构如下，即有其频率响应。 因此，振幅响应是相角，级联反应的第二部分由n个并联的主网络组成，每个主网络的谐振器指令分母为零，主网络在单位圆上具有极点。 也就

7、是说，这个主网络的频率是无限大的。 缺点：极点在单位圆上，由系数WN-k决定，系数量化时极点移动，极点移动到z平面单位圆外时系统不稳定。 频率采样结构的修改：将所有零极移动到单位圆内接近一个单位圆的半径为r的圆上。 四、高速日式榻榻米捕获结构利用了“时域序列的圆周日式榻榻米捕获等效于频率域离散频谱的乘积”的性质。 具体方法是将1、x(n )和h(n )设为l点序列，求出2、x(n )和h(n )各自的l点DET X(k)=DETx(n )、l点h。 五、线性相位FIR滤光器的结构，如果FIR滤光器的单位冲击响应h(n )是实数，并且在其对称中心中存在满足下面条件的偶对称奇对称性，则具有严格的线性相位。n是双位数，图中的N10，n是奇数，图中的N9，偶对称，偶对称，奇对称，奇对称，此滤波器结构讨论冲击响应为h