第五章-数字滤波器的基本结构课件.ppt

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1、1,3-16 调制-频率搬移,数学表示为:两个信号相乘,设:,为载波信号,为调制信号,调制:,第五章离散系统网络结构(数字滤波器的基本结构),3,本章目录,数字滤波器的基本概念,无限脉冲响应滤波器的结构,有限脉冲响应滤波器的结构,4,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输入信号所含频率成分的相对比例或者滤除某些频率成分的器件。,数字滤波器的实现方法：在专用数字信号处理硬件电路上实现 通过编写程序在计算机上实现,5.1 引言,5,数字滤波器的描述,数字滤波器的分类,5.2 数字滤波器的基本概念,6,一个数字滤波器可以用差分方程来描述：,对应的系统函数：,5.2.1 数字滤波。

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第五章应力应变测试,精,1,本章主要内容,应力应变测试方法应力应变测试原理电阻应变片的特性及应用电阻应变片的信号调理电路电阻应变仪,精,2,应力应变测试方法,测量应力应变的目的,为了研究机械结构桥梁建筑等某构件在工作状态下的受力变形情况，通,

2、器的描述,7,实现数字滤波器的三种基本运算单元： 加法器单位延迟器常数乘法器,基本的单元两种表示法： 方框图法信号流图法,8,基本运算单元表示法,9,差分方差：,数字滤波器表示法,10,5.2.2 数字滤波器的分类,经典滤波器 假定输入信号中有用成分和希望滤除的成分各占不同的频带，通过一个合适的选频滤波器可以滤除干扰成分。,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。,利用信号和噪声的统计特征，从干扰中提取最佳地提取信号。,现代滤波器,11,低通滤波器,从功能上分类,带阻滤波器,带通滤波器,高通滤波器,12,四种滤波器的幅频特性,13,无限脉冲响应（IIR）滤波器,按。

3、脉冲响应的长度分类,有限脉冲响应（FIR）滤波器,14,差分方程,IIR滤波器,IIR滤波器在结构上存在输出到输入 的反馈,系统函数,15,FIR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,差分方程,系统函数,16,直接型 直接型级联型并联型,5.3 无限脉冲响应滤波器的结构,17,5.3.1 直接型,18,直接型结构是由两个网络级联组成：,5.3.2直接型,对线性非移变系统，有,交换两个网络次序，合并相邻相同支路，得到直接型结构,19,直接型,20,转置定理 如果将原网络中所有支路的方向加以反转，并将输入和输出相互交换，则网络的系统函数不会改变。 转置结构,。

4、转置结构,21,级联型表示,由于系统函数 的系数 和 都是实数，因此 和 是实数或者共轭复数。,5.3.3 级联型,则：,22,将相互共轭的零点（极点）合并起来，形成一个实系数的二阶多项式。,为了简化级联形式，将实系数的两个一阶因子组合成二阶因子，则整个可写成实系数二阶因子的形式：,23,级联型结构,24,每一个基本节与滤波器的一对极点和一对零点有关。调整系数 、 可以单独调整滤波器第 对零点，而不影响其它零点、极点。调整系数 、 单独调整滤波器第 对极点，而不影响其它零点、极点。,级联型结构的特点,25,5.3.4 并联型,并联型表示,26,并联型结构,27,并联结构可以单独调整极点位置。但。

5、不能像级联型那样单独调整零点的位置，因为并联型各子系统的零点，并非整个系统函数的零点。各并联基本节的误差相互没有影响，因此，并联形式运算误差最小。由于基本节并联，可同时对输入信号进行运算，因此并联型结构运算速度快。,并联型结构的特点,28,5.4 有限脉冲响应（FIR）滤波器的结构,直接型 级联型 线性相位结构 频率采样型结构,29,5.4.1 直接型,FIR滤波器的差分方程,FIR滤波器的转置结构,FIR滤波器的直接型结构,30,5.4.2 级联型,级联型结构的特点级联型结构每一个一阶因子控制一个实数零点每一个二阶因子控制一对共轭零点。调整零点位置比直接型方便。但是它所需要的系数比直接型多，。

6、因而需要的乘法器多。,级联型表示,31,P127 : 4-1习题,解:,FFT 快速卷积,需要一次FFT,一次N点复数乘,一次IFFT,则:快速卷积时间,只要,则运算就可处理采集的数据,故,32,5.5 线性相位型结构（第七章讨论）,33,5.6 频率采样型结构（to52）,对系统函数取样 插值公式频率采样型结构,返回,34,H(Z)的第一部分,网络结构,35,差分方程频率响应 幅度响应,分析:,36,零点分布 梳状滤波器有N个零点，在单位圆上等间隔分布。,即:,37,梳状滤波器结构及其幅频特性,38,H(z)的第二部分,由N个一阶网络并联而成每个一阶网络都是一个谐振器，它们在单位圆上各有一个极点 这些谐振器的极点正好与梳状滤波器的零点相抵消，从而使这些频率点上的频率响应等于H(k),39,FIR滤波器的频率取样结构,40,频率采样结构的特点,优点系数H(k)就是滤波器在频率采样点 处的响应，因此控制滤波器的频率响应比较方便。,41,缺点 所有谐振网络的极点位于单位圆上，系统稳定是靠这些极点与梳状滤波器在单位圆上的零点对消来保证的。如果滤波器的系数稍有误差，有些极点就不能被零点所抵消，。