s5第五章--数字滤波器基本结构3.ppt

第五章 数字滤波器的基本结构 5.1　数字滤波器结构的表示方法 5.2　无限长单位冲激响应（IIR）滤波器的基本结构 5.3　有限单位冲激响应（IIR）滤波器的基本结构 5.4 数字滤波器的matlab 实现 数字滤波器的含义和特点 数字滤波器(digital filter,DF)通常是指一种算法或数字处理设备.它的功能是将一组输入的数字信号序列经过一定的运算变换为另一组输出的数字序列. 特点: 精度和稳定性高 易于参数调整, 比较灵活 便于大规模集成 可以实现多维滤波　　　　 实现数字滤波器方法： （1）　计算机软件 （2）　专用数字硬件、数字信号处理器 数字滤波器基本实现单元： 加法器、延时器和乘法器 基本单元的图表示法： 方框图法和信号流程图法。 5.1　数字滤波器结构的表示方法 数字滤波器的系统函数表示 例：画出如下二阶数字滤波器的信号流图: 5.2 IIR滤波器的基本结构　 IIR定义:从离散时域来看,若系统的单位抽样(冲激)响应延伸到无穷长,称为无限长单位冲激响应滤波器。 可以用差分方程, 单位脉冲响应,系统函数和流图等方法表示。 N阶IIR滤波器的表示方法　 N阶差分方程表示: 　IIR滤波器的特点　 IIR特点： （1）系统的单位冲激响应h(n)是无限长的。 （2）系统函数H(z)在有限z平面上有极点存在。 （3）结构上存在着输出到输入的反馈，即结构是递归的。 基本结构有： 直接I型、直接II型、级联型和并联型 一、直接I型 滤波器的N阶差分方程 （1）前项表示输出及其延时组成N节延时网络，实现极点。 （2）后项表示将输入及延时后的输入组成M节的延时网络，实现零点。 （3）直接I型需要N+M级延时单元。 直接II型（典范型） 特点： a 在I型的基础上进行延时支路合并, 只需N个延时单元。 b 系数对滤波器的性能控制作用不明显。 c 极点对系数变化过于灵敏。 三、级联型 系统函数按零极点进行分解得 级联型结构的特点 每个一阶网络只关系到滤波器的一个极点和一个零点;每个二阶的网络只关系到滤波器的一对共轭极点和一对共轭零点. 各个网络之间没有相互影响,便于准确进行滤波器零极点的调整,实现滤波器的频率响应的性能. 存储单元最少. 四、并联型 将因式分解的H(Z)展成部分分式的形式，得到并联IIR的基本结构：　　　　　 四、并联型 当M＝N时，H(z)表示为 并联型特点： （1）可用每组参数调整一对零极点位置。但不能单独调整零点位置, 因为基本节网络的零点不是整个系统的零点。 （2）各并联节间的误差没有相互影响, 所以运算误差比级联型的小。 5.3　FIR滤波器的基本结构 FIR定义:若系统的单位抽样(冲激)响应是一个有限长序列,称为有限长单位冲激响应滤波器. 5.3　FIR滤波器的基本结构 特点： （1）系统的单位冲激响应h(n)有有限个n值处不为零。 （2）系统函数H(Z)在|z|0处收敛，在|z|0处只有零点，全部极点都在z=0处。 （3）采用非递归结构，没有输出到输入的反馈。　　　　　　　　　　　　 FIR滤波器的基本网络结构类型 （1）直接型。 （2）级联型。 （3）频率采样型。 （4）快速卷积型.　　　　　　　　　　　　 5.3.1直接型（卷积型、横截型） FIR滤波器的差分方程为 5.3.2 级联型 若N为偶数，则将H(z)分解成实二阶因子的乘积形式。 特点： （1）每一基本节控制一对零点； （2）运算时间较直接型长。 级联型结构流图: 5.3.3 频率抽样型 由H(k)表示H(z)的在单位圆上进行的等分采样, 则有 　　　　　　　　　　 　　　　　 上述公式提供了两部分级联组成的滤波器结构 　 第一部分一个FIR子系统，由N节延时单元构成的梳状滤波器。 级联的第二部分为 它是由N个一阶网络并联组成，而这每一个一阶网络都是一个谐振器 　 　　　　　　　　　　　　　　 一阶网络在单位圆上有一个极点 级联的第二部分的第i个支路流图为: 1. 系数H(k)直接就是滤波器在 　　 5.3.4 快速卷积结构 两个长度为N的序列的线性卷积,可以用这两个序列的2N-1点的圆周卷积实