第五章 数字滤波器的基本结构精选文档.ppt
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1、第五章 数字滤波器的基本结构本讲稿第一页,共五十三页本章目录本章目录n n数字滤波器结构的表示方法n n无限脉冲响应滤波器的基本结构n n有限脉冲响应滤波器的基本结构2本讲稿第二页,共五十三页n n 数字滤波器数字滤波器是指输入、输出均为数字信号,通过一定运算关系改变改变输入信号所含频率成分的相对比例或者滤除滤除某些频率成分的器件。引言引言3本讲稿第三页,共五十三页c c00c c0c cH(ej)为矩形窗时为矩形窗时的情形的情形4本讲稿第四页,共五十三页滤波器的功能与实现n实现滤波从运算上看,只需三种运算:加法、单位延迟、乘常数。n n因此数字滤波器的实现方法:实现方法:q利用通用计算机编程
2、,即软件实现;q数字信号处理器(DSP)即专用硬件实现。5本讲稿第五页,共五十三页以一阶数字滤波器为例:只要按照流程图编成程序,就可以让一台通用计算机来完成这个运算。6本讲稿第六页,共五十三页这个运算也可用专用设备来实现。这个运算也可用专用设备来实现。n这个设备是由输入这个设备是由输入输出延输出延时部分时部分、系数系数ai、bi存储器存储器、运算器运算器及及控制器控制器组成。组成。n每一部分都可以用数字硬每一部分都可以用数字硬件来构成。件来构成。7本讲稿第七页,共五十三页n n数字滤波器的描述 n n数字滤波器的分类 5.1 数字滤波器的基本概念数字滤波器的基本概念8本讲稿第八页,共五十三页n
3、 n一个数字滤波器可以用差分方程差分方程来描述:来描述:n n对应的系统函数系统函数系统函数系统函数:5.1 数字滤波器结构的表示方法数字滤波器结构的表示方法9本讲稿第九页,共五十三页n n实现数字滤波器的三种三种基本运算单元:qq加法器加法器qq单位延迟器单位延迟器qq常数乘法器常数乘法器n n基本的单元两种表示法:qq方框图法方框图法qq信号流图法信号流图法10本讲稿第十页,共五十三页基本运算单元表示法基本运算单元表示法11本讲稿第十一页,共五十三页n n差分方程:数字滤波器表示法数字滤波器表示法12本讲稿第十二页,共五十三页数字滤波器的分类数字滤波器的分类n n经典滤波器 假定输入信号中
4、有用成分和希望滤除的成分各占不同的频带不同的频带不同的频带不同的频带,通过一个合适的,通过一个合适的选频选频滤波器可以滤滤除除干扰成分。干扰成分。但是如果信号和噪声的频谱相互重叠,经典滤波器就无法将信号与噪声区分开。n n现代滤波器现代滤波器 利用信号和噪声的统计特征统计特征,从干扰中提取最佳地提取信号。13本讲稿第十三页,共五十三页n n无限脉冲响应(无限脉冲响应(IIRIIR)滤波器)滤波器 n n有限脉冲响应(有限脉冲响应(FIRFIR)滤波器)滤波器 按脉冲响应的长度分类按脉冲响应的长度分类14本讲稿第十四页,共五十三页n n差分方程 n n系统函数n nIIR滤波器在结构上存在输出到
5、输入的反馈反馈 IIR滤波器滤波器15本讲稿第十五页,共五十三页n n差分方程差分方程n n 系统函数n nFIRFIR滤波器的结构上滤波器的结构上不存在输出到输入的反馈,信号流图中不存在环路。FIR滤波器滤波器16本讲稿第十六页,共五十三页n n直接I型结构 n n直接II(典范)型结构n n级联型结构级联型结构n n并联型结构 5.2 无限脉冲响应滤波器的结构无限脉冲响应滤波器的结构17本讲稿第十七页,共五十三页一、一、直接型直接型I型结构型结构按差分方程可以写出。18本讲稿第十八页,共五十三页特点:第二个网络实现极点,即实现y(n)加权延时:可见,第二网络是输出延时,即反馈网络。*共需(
6、M+N)个存储延时单元。第一个网络实现零点,即实现x(n)加权延时:19本讲稿第十九页,共五十三页n n直接型结构是由两个网络级联组成:n n对线性非移变系统线性非移变系统,有n n交换两个网络次序交换两个网络次序,得到典范(正准)型典范(正准)型结构结构 二、直接二、直接II(典范)型结构(典范)型结构20本讲稿第二十页,共五十三页典范典范型结构型结构共需N个存储延时单元21本讲稿第二十一页,共五十三页22本讲稿第二十二页,共五十三页直接型与典范性结构特点n同:都是直接型的实现方法,共同的缺点是系数ak,bk对滤波器的性能控制不明显,这是因为它们与系统函数的零、极点关系不明显,因而调整困难;
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