數(shù)字信號處理第4章(完整版)
【正文】 ? 信號處理過程中 ， 所處理的信號往往混有噪聲 ， 從信號中消除或減弱噪聲是信號傳輸和處理中十分重要的問題 ? 根據(jù)有用信號和噪聲的不同特性 ， 消除或減弱噪聲 ， 提取有用信號的過程稱為 濾波 ， 實現(xiàn)濾波功能的系統(tǒng)稱為 濾波器 ? 數(shù)字濾波器 (DF)可以用系統(tǒng)函數(shù)來表示 ， 而實現(xiàn)一個系統(tǒng)函數(shù)所表示的系統(tǒng)有用兩種方法：計算機軟件實現(xiàn)；硬件實現(xiàn) (用加法器 、 乘法器和延遲器等元件設計出專用的數(shù)字硬件系統(tǒng) ) 第 4章 數(shù)字濾波器的基本結(jié)構(gòu) ? 不論哪種實現(xiàn)方法 ， 在濾波器設計過程中 ， 由同一系統(tǒng)函數(shù)可以構(gòu)成很多不同的運算結(jié)構(gòu) (網(wǎng)絡結(jié)構(gòu) )， 如 1 2 1 1 1 11 2 1 1 1()1 3 2 1 2 1 1 2 1Hz z z z z z z? ? ? ? ? ?? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?? 網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)的不同將會影響系統(tǒng)的精度 、 誤差 、 穩(wěn)定性 、 經(jīng)濟性以及運算速度等性能 ? 本章首先介紹離散時間系統(tǒng)的方框圖表示和信號流圖表示法 ，然后分別介紹無限沖擊響應和有限沖擊響應系統(tǒng)的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu) 第 4章 數(shù)字濾波器的基本結(jié)構(gòu) 1. 離散時間系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的方框圖表示法 數(shù)字濾波器可以用系統(tǒng)函數(shù)表示為 由 H(z)可以得到表示系統(tǒng)輸入與輸出關系的差分方程為 上式進行的基本運算包括：信號相加 、 信號與常數(shù)相乘以及時移 第 4章 數(shù)字濾波器的基本結(jié)構(gòu) 1. 離散時間系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的方框圖表示法 因此實現(xiàn)一個 LTI離散系統(tǒng)系統(tǒng)需要三個基本運算單元：加法器 、常數(shù)乘法器和單位延遲器 這些基本單元可以方便地組成離散時間系統(tǒng)的方框圖 第 4章 數(shù)字濾波器的基本結(jié)構(gòu) 例 ：設一個二階數(shù)字濾波器系統(tǒng)的差分方程為 根據(jù)方程可畫出系統(tǒng)的方框圖 由圖可知實現(xiàn)系統(tǒng)的運算結(jié)構(gòu) ? 如果系統(tǒng)在計算機上軟件實現(xiàn) ， 右圖所示的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)可以作為實現(xiàn)該系統(tǒng)的編程基礎 ? 如果用硬件實現(xiàn) ， 右圖則給出了系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu) 方框圖能夠形象地表明實現(xiàn)系統(tǒng)所要求的硬件數(shù)量 、 算法步驟以及運算過程的復雜程度 第 4章 數(shù)字濾波器的基本結(jié)構(gòu) 2. 離散時間系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的信號流圖表示法 離散系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的信號流圖表示法基本運算單元的符號如下圖示 ， 第 4章 數(shù)字濾波器的基本結(jié)構(gòu) 2. 離散時間系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的信號流圖表示法 例 二階數(shù)字濾波器系統(tǒng)的信號流圖可表示為 信號流圖與方框圖完全等效 ， 但是畫起來要更簡單些 第 4章 數(shù)字濾波器的基本結(jié)構(gòu) 3. 信號流圖轉(zhuǎn)置定理 ? 方框圖和信
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