《DF结构设计》PPT课件

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1、DF结构设计研究DF实现结构意义滤波器的基本特性（如有限长冲激响应FIR与无限长冲激响应IIR）决定了结构上有不同的特点。不同结构所需的存储单元及乘法次数不同，前者影响复杂性，后者影响运算速度。有限精度（有限字长）实现情况下，不同运算结构的误差及稳定性不同。好的滤波器结构应该易于控制滤波器性能，适合于模块化实现，便于时分复用。系统的表示方法：差分方程单位脉冲相应h(n)系统函数H(z)信号流图基本信号流图从基本运算考虑，满足以下条件，称为基本信号流图(PrimitiveSignalFlowGra

2、ghs)。信号流图中所有支路都是基本的，即支路增益是常数或者是z-1；流图环路中必须存在延时支路；节点和支路的数目是有限的。系统函数与信号流图是一对多关系；基本运算的流图表示方框图信号流图无限长滤波器结构单位脉冲相应h(n)是无限长的；结构上存在输出对输入的反馈，即结构上是递归的；因果稳定的IIR滤波器其全部极点一定在单位园内。IIRDF基本结构直接型直接I型(正准型)直接II型(典范型)级联型并联型FIR滤波器结构h(n)是个有限长序列系统函数

3、H(z)

4、在

5、z

6、>0处收敛，极点全部在z=0处

7、(即FIR一定为稳定系统)结构上主要是非递归结构，没有输出到输入反馈。但有些结构中（例如频率抽样结构）也包含有反馈的递归部分。FIR滤波器实现基本结构横截型结构（直接型）级联型结构频率抽样型结构快速卷积型结构线性相位型结构直接型分三种情况进行讨论：直接型：h(0)h(1)h(2)h(3)h(N-1)h(N-2)x(n)y(n)x(n)x(n-1)x(n-2)x(n-3)x(n-N+2)x(n-N+1)h(0)h(1)h(2)h(3)h(N-1)h(N-2)x(n)h(0)h(1)h(2)h(3)

8、h(3)h(N-2)h(N-1)y(n)x(n)x(n-1)x(n-2)x(n-3)x(n-N+2)x(n-N+1)D(z)H(z)x(n)y(n)y’(n)=x(n)H(z)和D(z)之间的结构关系？？d(0)d(1)d(2)d(3)d(N-1)d(N)y(n)x(n)x(n-1)x(n-2)x(n-3)x(n-N+1)x(n-N)G(z)d(0)d(1)d(2)d(3)d(N-1)d(N)x(n)y(n)y(n-1)y(n-2)y(n-3)y(n-N+1)y(n-N)H(z)G(z)H(z)

9、d(0)d(1)d(2)d(3)d(N-1)d(N)y(n)x(n)d(0)d(1)d(2)d(3)d(N-1)d(N)y(n)y’(n)=x(n)b(0)b1)b(2)b(3)b(M-1)b(M)y(n)x(n)d(0)d(1)d(2)d(3)d(N-1)d(N)y(n)y’(n)=x(n)直接Ⅰ型y(n)b(0)b1)b(2)b(3)b(M-1)b(M)x(n)d(0)d(1)d(2)d(3)d(N-1)d(N)直接Ⅰ型特点(1)两个网络级联：第一个横向结构M节延时网络实现零点，第二个有反馈

10、的N节延时网络实现极点。(2)共需(N+M)级延时单元(3)系数ai,bi不是直接决定单个零极点，因而不能很好地进行滤波器性能控制。(4)极点对系数的变化过于灵敏，从而使系统频率响应对系统变化过于灵敏，也就是对有限精度（有限字长）运算过于灵敏，容易出现不稳定或产生较大误差。交换次序后b(0)b1)b(2)b(3)b(M-1)b(M)y(n)y’(n)y’(n)d(0)d(1)d(2)d(3)d(N-1)d(N)b(0)b1)b(2)b(3)b(M-1)b(M)y(n)y’(n)y’(n)d(0)

11、d(1)d(2)d(3)d(N-1)d(N)y’(n-1)y’(n-1)y’(n-2)y’(n-2)y’(n-3)y’(n-3)y’(n-N+1)y’(n-M+1)y’(n-N)y’(n-M)直接Ⅱ型y(n)d(0)d(1)d(2)d(3)d(N-1)d(N)b1)b(2)b(3)b(M-1)b(M)两个网络级联。第一个有反馈的N节延时网络实现极点；第二个横向结构M节延时网络实现零点。实现N阶滤波器（一般N>=M)只需N级延时单元，所需延时单元最少。故称典范型。同直接Ⅰ型一样，具有直接型实现的一

12、般缺点。级联型x(n)y(n)为什么二阶节是最基本的？二阶节是实系数，而一阶节一般为复系数。统一用二阶节表示，保持结构上的一致性，有利于时分多路复用。级联型特点优点：不同级之间的零极点不相互干扰，便于准确实现滤波器零极点，便于调整滤波器频率响应性能；缺点：误差累积并联型x(n)y(n)并联型特点优点：可单独调整极点位置；运算上，各基本网络间误差互不影响，误差小；缺点：零点的调整不如级联型方便；当阶数较高时，部分分式法展开比较麻烦；频率采样型谐振器H(k)Hk(z)谐振柜谐振柜：它是由N个谐振器并