开yun体育app官网网页登录入口 DSP-17IIR数字滤波器详解.ppt

发布于:25-07-21 播放次数:

有限冲激响应数字滤波器kaiyun全站网页版登录,其基本网络结构有哪些?这类滤波器的基本网络结构是怎样的?网络结构的多样性体现在哪些方面?线性相位FIR滤波器的幅频特性、相频特性以及零点分布的特点。有限冲激响应数字滤波器的基本网络构成,即FIR数字滤波器,它属于一种非递归型系统。该系统的单位冲激响应表现为一个有限长度的序列,其系统函数的通用表达式为——。

在公式中,系统的单位取样响应表示为,它构成一个因果序列。此序列是一个次多项式,且仅在特定位置存在一个阶极点,而在其他位置则无极点。此外,该序列在有限的Z平面内分布着若干零点,这些零点可位于任意位置。接下来,我们将探讨FIR系统所采用的几种不同结构。有限冲激响应数字滤波器的基本网络构成被称为“Basic Structure of FIR Digital Filters”,而对于直接型FIR数字滤波器,其差分表达式可转化为相应的差分方程。依据这一差分方程,我们可以绘制出直接型滤波器的方框图与流程图。由于该差分方程本质上描述了一种卷积关系,因此这种网络结构亦被称作卷积型结构,亦或是横向型结构。5、有限冲激响应数字滤波器所采用的基本网络架构,6、有限冲激响应特性

数字滤波器的基本网络结构称为FIR(有限脉冲响应)滤波器的结构,其中级联型结构特别引人注目。若将系统分解为二阶因子的乘积,便形成了FIR系统的级联结构。相应的结构图如下所示。数字滤波器的基本网络结构,即有限冲激响应滤波器,其图示中每个基本模块负责调节一对零点。这种结构适用于需对系统传输零点进行控制的场景。相较于直接型kaiyun.ccm,级联型滤波器在系数乘法运算上所需次数更多,因而其运算时间也相对较长。有限冲激响应数字滤波器的基本构成要素,即其基础网络结构,被称为快速卷积型,涉及两个长度均为N的序列。

线性卷积可以通过采用2N+1点的循环卷积来实现替代。FIR滤波器的输出结果,实际上就是输入信号与单位脉冲响应之间的线性卷积。据此,我们可以通过在序列中添加零值来延长该序列,接着计算其循环卷积,进而获得FIR系统的输出。有限冲激响应数字滤波器的基本网络构成被称为“Basic Structure of FIR Digital Filters”,而循环卷积的计算过程可通过FFT实现,进而形成了如右图所展示的快速卷积结构。图中展示的是,10个节点构成的有限冲激响应数字滤波器的基础网络架构,即线性相位FIR数字滤波器的网络布局,这种结构在众多实际应用领域中被广泛采用,例如在图像处理以及语音处理等领域。

在处理过程中,我们期望数字滤波器能够实现线性相位的特性。FIR数字滤波器的一大显著优势在于,它能够被设计成具有线性相位。线性相位特性的因果FIR数字滤波器的单位脉冲响应呈现出偶对称特性,也就是说,其基本网络结构中的有限冲激响应数字滤波器,其单位脉冲响应在N为奇数和偶数时表现出不同的典型特征。具体来看,下图中展示了线性相位FIR系统在N取奇数和偶数值时的典型单位脉冲响应。接下来,我们将对偶对称单位脉冲响应的FIR滤波器的幅度与相位特性进行详细分析:假设N为偶数,此时可以将FIR系统的系统函数重新表述为。

对于限冲激响应数字滤波器的基本网络结构,记N为偶数,从而确定系统的频率响应。进一步,当N为偶数时,系统的幅度响应和相位响应可以分别得到。通过变量替换,我们可以观察到,频率响应在特定点不为零的滤波器,比如高通滤波器,是无法通过这种类型的滤波器来实现的。 由于 对 呈奇对称,所以 对 也呈奇对称。

滤波器的相位保持严格的线性关系,同时系统仅包含一个采样周期,这相当于整个长度一半的时间延迟。图中展示了滤波器的幅度与相位响应特性。有限冲激响应数字滤波器的基本网络结构,即FIR数字滤波器的核心构成,当N为偶数时,其线性相位特性尤为显著。在探讨FIR数字滤波器的基本网络结构时,若N为奇数,则需对FIR系统的系统函数进行重新表述。在设定N为奇数的情况下,通过特定的变换,可以得出该系统的频率响应。

当N为奇数时,设N为奇数,则系统的幅度响应和相位响应分别为,可以看出,在各个点上呈现偶对称性;相位响应保持严格线性,这一特性与N为偶数时的情况相同。系统存在一定的延迟,且N为奇数时,线性相位FIR数字滤波器展现出其独特的特性,这些特性是有限冲激响应数字滤波器的基本网络结构所决定的。

9、在FIR数字滤波器的基本网络结构中,基本网络结构分为Basic Structure of FIR Digital Filters,当N为偶数时,线性相位FIR滤波器的结构流程图如下所示,其中线性相位N阶FIR滤波器仅需进行N/2次乘法运算;当N为奇数时,线性相位FIR滤波器的结构流程图亦如上图所示,此时线性相位N阶FIR滤波器仅需进行(N+1)/2次乘法运算;类似地,通过类似的方法可以证明,对于FIR系统的单位

当取样响应呈现奇数对称性时,系统亦展现出线性相位特性;对于有限冲激响应的数字滤波器而言,其基本网络结构,即基本结构,线性相位FIR滤波器的单位取样响应需满足对称性要求,故其零点位置受到严格的限制。依据对称性原则,存在一个条件,使得,26,上述等式表明,除了两者之间相差若干个样本间隔之外,并无其他差异。因此,若某点是前者的零点,那么它也必然是后者的零点。线性相位FIR滤波器的零点必定成对出现,且互为倒数。在零点为实数的情况下,这些零点将以共轭的形式出现。因此,线性相位FIR滤波器的零点以互为倒数且共轭成对的形式存在。,有限冲激响应数字滤波器的基本网络结构 Basic St

FIR数字滤波器的结构,第27页,有限冲激响应数字滤波器的基本网络结构,线性相位FIR系统的零点分布如图所示。第28页,有限冲激响应数字滤波器的基本网络结构,具体来看,存在以下几种情形:若零点既不在实轴上,也不在单位圆上,则必然是四组互为倒数的共轭对,如图所示;若零点位于实轴上,则零点互为倒数,如图所示;若零点位于单位圆上,则零点以共轭对形式出现,如图所示;若零点同时位于实轴和单位圆上,即零点为1和-1。第29页,有限冲激响应数字滤波器的基本网络结构,单位取样响应为偶对称的线性相位FIR数字滤波器,其系统函数多项式的系数呈镜像对称,例如,四阶系统的系统函数形式为开yun体育app官网网页登录入口,而五阶系统的系统函数形式为。