第三章 数字滤波器的基本结构.ppt

1、第1、3章数字滤波器的结构、Topics 3-1数字滤波器结构的表示方法3-2 IIR数字滤波器的结构3-3 FIR数字滤波器的结构、2，3-1数字滤波器结构的表示方法、1、数字滤波器的概念数字滤波器：当输入和输出是离散信号时，将傅氏切换为：3，如下图所示对于矩形窗口，图3-1数字滤波器频率响应图、4、数字滤波器实现方法：a .使用通用计算机编程，即软件实现。b .数字信号处理器(DSP)是专用的硬件实现。第二，数字滤波器的系统函数和差分方程1，系统函数一个数字滤波器的系统函数通常是有理函数格式，5，这是IIR滤波器格式，如果都是0，则是FIR滤波器。2，对于差分方程系统，也可以用差分方程表示

2、：6，描述常数系数差分方程的三个基本运算：加法，单位延迟，乘法常数。第三，数字滤波器结构的表示1、方框图单元延迟：乘法常数3360、加法：7，例如，图3-2第一数字滤波器的结构方框图、8，2、信号流图信号流图是由连接节点的直接分支构成的网络，箭头的方向表示信号流的方向。单位延迟：乘法常数：加法：9，例如图5-3数字滤波器的信号流程图表示，10，3-2 IIR数字滤波器的结构，1，IIR滤波器的特征1，2，有限z平面()上的极存在系统函数3、结构上递归。也就是说，输入输出的反馈。11，2，基本结构1，直接I型是直接从IIR滤波器的差分方程中获得的网络结构。IIR数字滤波器的时域方程，系统函数实现

3、了系统的零点，如，12，格式中所示。实现了系统的极点。其结构图等于3-4。13，特征：第一网络实现零，即x(n)加权延迟3360，直接I型，图3-4 IIR数字滤波器的直接I型结构，14，第二网络实现极点，即y(n)加权延迟3360 2，15，图3-5 IIR数字滤波器的直接II型结构，16，图(A)中上述两个表达式的Z变换，17具有与直接II型相同的系统函数。II中使用的延迟设备可以减少M个，从而节省存储。18，共同缺点：系数AK，bk不直接控制滤波器性能，很难控制极点，零点。AK，bk的变化影响系统的零点或极点分布。对字长变化敏感(对AK，bk的准确度要求严格)。不稳定和顺序高时，以上影响

4、更大。19，3，级联(连接)首先以系数形式表示N阶系统函数的分子和分母。20。其中PK是实际的0，CK是实际的极值点。Qk，qk*表示复合液零点，dk，dk*表示复合液极，M=M1 2M2，N=N1 2N2，将主共轭系数扩展成实数系数二次系数，将单个失根系数视为二次系数的特殊情况即可。其中l是次要节距数(如果M=N)。如果n是偶数，则l=n/2；如果N是奇数，则L=，22，(M=N=2)，23表示主第二节，(M=N=4)表示图3-7级联结构的第二主节，(M=N=6)极，零点可以单独控制和调整。每个二次零，极点的调和是可互换的位置，优化组合以减少运算误差。可以处理管道，使用的内存最少。缺点：二次

5、节能平难以控制，平容易溢出，平小会减少信噪比。26，可以将系统函数扩展到部分分数的和，并以并行方式配置过滤器。4，并行，如果此项为G0，27，常识表明可以使用主网络、辅助网络和常量并行配置过滤器。如果图3-9并行结构(M=N)、28、N是奇数，则必须包括第一节。也就是说，如果M=N，则可以用实数系数二次多项式表示一阶实极和共轭极点，H(Z)表示，20。极位置可以单独调整。快速运算速度(可平行处理)；各二次网络的误差不徐璐影响，总误差小，对字长的要求低。缺点：无法直接调整零点。32，3，结构旋转，反转原始网络的所有分支方向，交换输入和输出，系统函数保持不变。33，转换网络，34，4，多个结构的比

6、较直接I型和直接II型简单直观，但直接II型比直接I型节省延迟设备。直接型的主要缺点是滤波器的性能控制不直接，容易出现不稳定或大误差。级联结构可以单独调整各个0极对，提高滤波器的性能，有效地减小有限字符长度效果。并行结构只能独立调整每个极点的位置，不能单独调整，35，0的位置，但是并行结构的误差小于级别连接结构的运算误差，运算速度快。示例3-5已知系统的传输函数是绘制直接II、级联和并行结构流图。解释：原形式为z-1的二分法，可用，36，可与滤波器的系统函数标准形式比较，37，级联结构的流程图，以级联形式表示常识，38，获得并行结构的流程图，然后是H(z) 2，3，郑智薰递归结构。FIR过滤器

7、的输出响应由卷积公式收敛，极点全部位于Z=0。40，其传递函数为h(n)是N点序列，Z=0是(N-1)阶极，(N-1)是阶零点。41，可以使用旋转定理得到另一个结构。2、基本结构1、横截面(卷积，直接)、图3-11 FIR滤波器的横截面结构、43、N、级联(连接)N/2表示N。如果n是奇数，则结构为：44、常规：特征：每个截面结构可以控制零点对。需要的系数很多，乘法次数也很多。图3-13 FIR滤波器的级联结构、45，3、线性相位FIR滤波器的对称结构、FIR滤波器的单位脉冲响应满足条件、偶数对称条件、奇数对称条件的情况下，FIR数字滤波器具有线性相位特性。46，线性相位滤波器的流程图结构N为偶数。如果满足偶数对称条件，则卷积和可以被47复盖。其中，“”表示偶数对称，“”表示奇数对称。如果满足偶数偶对称、偶数奇数对称、48、奇数对称条件，则可以重写卷积和，图(a)(b)将图结构图：绘制出来，而偶数对称在采取“1”奇数对称时使用“-1”。图3，奇数偶数对称，奇数奇数奇数对称，51，基准(c)(d)可以绘制下图所示的流图结构，如果N是奇数奇数对称，分支将断开。，图3-15 N为奇数时，FIR线性拓扑滤波器的结构，52，特征：线性拓扑结构的乘法计数为(N偶) (N奇)(横断面结构乘法计数为3360N次)，53，摘要，本章主要讨论三个问题。数字滤波器的推进概