《DSP预备知识》PPT课件

《《DSP预备知识》PPT课件》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、数字滤波器是一种具有频率选择性的离散线性时不变系统，即选频滤波器。许多信息处理过程，如信号的过滤，检测、预测等都要用到滤波器，数字滤波器是数字信号处理中使用得最广泛的一种线性系统，是数字信号处理的重要基础。数字滤波器的功能（本质）是将一组输入的数字序列通过一定的运算后转变为另一组输出的数字序列。实现方法主要有两种：数字信号处理硬件和计算机软件。数字滤波器的设计是确定其系统函数并实现的过程。预备知识数字滤波器的设计步骤：1）按照实际需要确定滤波器的性能指标。2）用一个因果稳定的离散线性时不变系统的系统函数去逼近这一性能要求，求出H(z)或h(n)。根据

2、不同要求可以用IIR系统函数，也可以用FIR系统函数去逼近。3）利用有限精度算法来实现这个系统函数。这里包括选择运算结构（如如级联型、并联型等），选择合适的字长（包括系数量化及输入变量、中间变量和输出变量的量化）以及有效数字的处理方法（舍入、截尾）等。4）用适当的软、硬件技术实现。包括采用：通用计算机软件、数字滤波器硬件、或者二者结合。确定传输函数G(z)的过程称为数字滤波器设计.在大多数应用中，关键的问题是用一个可实现的传输函数去逼近给定的滤波器幅度响应指标，而滤波器的相位响应可以通过级联全通滤波器来校正。在设计数字传输函数G(z)之前，有两个关键

3、的问题需要考虑：分析使用数字滤波器的整个系统的需求，确定合理的滤波器频率响应指标.确定所设计的滤波器是FIR还是IIR数字滤波器。.数字滤波器指标理想滤波器的幅度响应理想滤波器的单位脉冲响应是非因果、无限长序列，无法实现。现实中，需要指定可接受的误差容限，并在通带阻带之间指定一个过渡带低通数字滤波器的典型幅度指标数字滤波器指标通带0p阻带sp:通带波纹peakripplevalueinthepassbands:阻带波纹peakripplevalueinthestopbandp:通带截止频率passbandedgefre

4、quencys:阻带截止频率stopbandedgefrequencyp:峰值通带波纹Peakpassbandripples:最小阻带衰减Minimumstopbandattenuation损益函数（lossfunction）最大通带衰减:Maximumpassbandattenuation最大通带波纹:maximumpassbanddeviation最大阻带波纹:maximumstopbandmagnitude归一化的数字低通滤波器幅度响应指标通带幅度的最大值设定为1归一化（normalizedform）的数字低通滤波器幅度响应指标数字滤波器

5、设计需要将Hz为单位的截止频率按归一化角频率来设计，需要做如下计算：设FT为采样频率（Hz），Fp和Fs分别为通带和阻带截止频率（Hz），则归一化截止角频率为：Example-LetkHz,kHz,andkHzThenIIR和FIR这两种滤波器究竟各自有什么特点？在实际运用时应该怎样去选择它们呢？为此对这两种滤波器作一简单的比较。1.从性能上比较2.从结构上比较3.从设计工具上比较滤波器类型的选择IIR和FIR滤波器的比较1、从性能上进行比较从性能上来说，IIR滤波器传输函数的极点可位于单位圆内的任何地方，因此可用较低的阶数获得高的选择性，所用的存贮

6、单元少，所以经济而效率高。但是这个高效率是以相位的非线性为代价的。选择性越好，则相位非线性越严重。相反，FIR滤波器却可以得到严格的线性相位，然而由于FIR滤波器传输函数的极点固定在原点，所以只能用较高的阶数达到高的选择性；对于同样的滤波器设计指标，FIR滤波器所要求的阶数可以比IIR滤波器高5~10倍，结果，成本较高，信号延时也较大；如果按相同的选择性和相同的线性要求来说，则IIR滤波器就必须加全通网络进行相位较正，同样要大增加滤波器的节数和复杂性。2、从结构上看IIR滤波器必须采用递归结构，极点位置必须在单位圆内，否则系统将不稳定。另外，在这种结

7、构中，由于运算过程中对序列的舍入处理，这种有限字长效应有时会引入寄生振荡。相反，FIR滤波器主要采用非递归结构，不论在理论上还是在实际的有限精度运算中都不存在稳定性问题，运算误差也较小。此外，FIR滤波器可以采用快速付里叶变换算法，在相同阶数的条件下，运算速度可以快得多。3、从设计工具看一种广泛应用的IIR滤波器设计方法是将一个模拟的原型传输函数转换为一个数字的传输函数，FIR滤波器的设计则是基于对指定幅度响应的直接逼近。IIR滤波器可以借助于模拟滤波器的成果，因此一般都有有效的封闭形式的设计公式可供准确计算，计算工作量比较小，对计算工具的要求不高。

8、FIR滤波器设计则一般没有封闭形式的设计公式。窗口法虽然仅仅对窗口函数可以给出计算公式，但计算通带阻带衰减等