iir濾波器設(shè)計(本科)(已修改)
2024-10-30 13:31 本頁面
【正文】 數(shù)字信號處理 Digital Signal Processing 第六章 IIR濾波器設(shè)計 鄭州大學(xué)物理工程學(xué)院 xxx 第六章學(xué)習(xí)目標(biāo) ? 理解數(shù)字濾波器的基本概念 ? 了解最小相位延時系統(tǒng) ? 理解全通系統(tǒng)的特點及應(yīng)用 ? 掌握沖激響應(yīng)不變法 ? 掌握雙線性變換法 ? 了解 Butterworth、 Chebyshev低通濾波器的特點 ? 了解利用模擬濾波器設(shè)計 IIR數(shù)字濾波器的設(shè)計過程 ? 了解利用頻帶變換法設(shè)計各種類型數(shù)字濾波器的方法 學(xué)習(xí)目標(biāo) 第六章 IIR數(shù)字濾波器的設(shè)計方法 數(shù)字濾波器： 是指輸入輸出均為數(shù)字信號，通過一定運算關(guān)系改變輸入信號所含頻率成分的相對比例或者濾除某些頻率成分的器件。 高精度、穩(wěn)定、體積小、重量輕、靈活，不要求阻抗匹配，可實現(xiàn)特殊濾波功能 優(yōu)點： 一、數(shù)字濾波器的基本概念 數(shù)字濾波器的分類 經(jīng)典濾波器： 現(xiàn)代濾波器： 選頻濾波器 維納濾波器 卡爾曼濾波器 自適應(yīng)濾波器等 數(shù)字濾波器的基本概念 按功能分：低通、 高通、 帶通、 帶阻、 全通濾波器 數(shù)字濾波器的基本概念 按實現(xiàn)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)或單位抽樣響應(yīng)分： 01()1MkkkNkkkbzHzaz????????10( ) ( )NnnH z h n z???? ?FIR濾波器（ N1階） IIR濾波器（ N階） 數(shù)字濾波器的基本概念 數(shù)字濾波器的設(shè)計過程 ? 用一個因果穩(wěn)定的離散 LSI系統(tǒng)的系統(tǒng)函數(shù) H(z)逼近此性能指標(biāo) ? 按設(shè)計任務(wù)，確定濾波器性能要求，制定技術(shù)指標(biāo) ? 利用有限精度算法實現(xiàn)此系統(tǒng)函數(shù)：如運算結(jié)構(gòu)、字長的選擇等 ? 實際技術(shù)實現(xiàn)：軟件法、硬件法或 DSP芯片法 數(shù)字濾波器的基本概念 數(shù)字濾波器的技術(shù)要求 ? 選頻濾波器的頻率響應(yīng)： ()( ) ( )j j j jH e H e e? ? ? ?? 為幅頻特性：表示信號通過該濾波器后 各頻率成分的衰減情況 ()jHe ? 為相頻特性：反映各頻率成分通過濾波器 后在時間上的延時情況 ()j??數(shù)字濾波器的基本概念 ：通帶截止頻率 c? ：阻帶截止頻率 st? ：通帶容限 1? ：阻帶容限 2?st? ? ??? 2()jHe ? ??? 阻帶： c s t? ? ???? 過渡帶： c??? 11 ( ) 1jHe ??? ? ?? 通帶： 理想濾波器不可實現(xiàn)，只能以實際濾波器逼近 數(shù)字濾波器的基本概念 通帶最大衰減： 1?011()20 l g 20 l g ( ) 20 l g( 1 )()ccjjjHeHeHe????? ? ? ? ? ?阻帶最小衰減： 2?022()20 l g 20 l g ( ) 20 l g()ststjjjHeHeHe??? ? ? ? ?其中： 0( ) 1jHe ?當(dāng) 時， ( ) 2 / 2 0 . 7 0 7cjHe ? ??稱 為 3dB通帶截止頻率 1 3dB? ?c?數(shù)字濾波器的基本概念 表征濾波器頻率響應(yīng)的特征參量 ? 幅度平方響應(yīng) 2 *( ) ( ) ( )j j jH e H e H e? ? ??1( ) ( ) ( ) ( ) jjjzeH e H e H z H z ??? ????? 的極點既是共軛的，又是以單位圓成鏡像對稱的 1( ) ( )H z H z ?Re[ ]zIm[ ]jz01a?a*a*1/aH(z)的極點：單位圓內(nèi)的極點 數(shù)字濾波器的基本概念 ? 相位響應(yīng) ()( ) ( ) Re ( ) I m ( )jj j j e j jH e H e e H e j H e?? ? ? ? ?? ? ? ?? ? ?? ? ? ?* ( )( ) ( ) jj j j eH e H e e ?? ? ???*1 ( )( ) l n2 ( )jjjHeej H e???????????11 ( )ln2 ( ) jzeHzj H z ?? ????????()jHe ???2 ( )*()()jjjejHe eHe???? ?I m [ ( ) ]( ) a r c ta nR e [ ( ) ]jjjHeeHe???????????相位響應(yīng)： 數(shù)字濾波器的基本概念 ()() jj deed?? ?????( ) 1Re() jzed H zzd z H z ??????????? 群延遲響應(yīng) 相位對角頻率的導(dǎo)數(shù)的負(fù)值 ()je ??若濾波器通帶內(nèi) = 常數(shù)， 則為線性相位濾波器 數(shù)字濾波
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