数字信号处理[第六章 无限脉冲响应数字滤波器的设计].ppt

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1、第六章无限脉冲响应数字滤波器的设计主要内容数字滤波器的基本概念模拟滤波器的设计数字滤波器的间接设计方法数字滤波器的直接设计方法无限脉冲响应数字滤波器的设计数字滤波器的基本概念无限脉冲响应数字滤波器的设计所谓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。（DigitalFilter)经典滤波器现代滤波器无限脉冲响应数字滤波器的设计无限脉冲响应（IIR）滤波器有限脉冲响应（FIR）滤波器从网络结构上面分类：存在输出对输入的反馈支路,其单位脉冲h(n)是无限长不存在输出对输入的反馈支路,其单位脉冲h

2、(n)是有限长无限脉冲响应数字滤波器的设计从功能上面分类：低通带通高通带阻全通无限脉冲响应数字滤波器的设计低通让低频信号通过0高通让高频信号通过0无限脉冲响应数字滤波器的设计全通让全部信号通过0无限脉冲响应数字滤波器的设计带通让某个特定频带信号通过带阻不让某个特定频带信号通过00无限脉冲响应数字滤波器的设计DF的技术要求：幅频特性相频特性选频滤波器线性相位数字滤波器无限脉冲响应数字滤波器的设计0无限脉冲响应数字滤波器的设计无限脉冲响应数字滤波器的设计DF的设计内容：1.按任务要求确定Filter的性能指标；2.用IIR或FIR系统函数去逼近这一性能要求；3.选择适

3、当的运算结构实现这个系统函数；4.用软件还是用硬件实现。无限脉冲响应数字滤波器的设计DF的设计方法：IIR-DFFIR-DF一是借助于模拟滤波器的设计方法二是计算机辅助设计，直接在频域或者时域中进行解联立方程一是窗函数法和频率采样法二是计算机辅助设计，如切比雪夫等波纹逼近法模拟滤波器的设计无限脉冲响应数字滤波器的设计巴特沃斯滤波器切比雪夫滤波器椭圆滤波器贝塞尔滤波器单调下降的幅频特性通带,阻带有波动提高了选择性选择性最好通带内有较好的线性相位特性无限脉冲响应数字滤波器的设计数字滤波器的设计方法：无限脉冲响应数字滤波器的设计[例]：例如，一低通DF的指标：在的通带范

4、围，幅度特性下降小于1dB；在的阻带范围，衰减大于15dB；抽样率；试将这一指标转换成ALF的技术指标。[解]：归一化后：无限脉冲响应数字滤波器的设计利用幅度平方函数确定系统函数系统函数频率响应幅频特性稳定的极点必须落在S平面的左半平面无限脉冲响应数字滤波器的设计巴特沃斯滤波器设计法幅度平方函数：N为滤波器的阶数是3dB截止频率1.00N=2N=4N=8N越大，幅度下降越快，过渡带越窄无限脉冲响应数字滤波器的设计巴特沃斯滤波器2N个极点：2N个极点等间隔分布在半径为的圆上，称为巴特沃斯圆，间隔是rad。无限脉冲响应数字滤波器的设计无限脉冲响应数字滤波器的设计取S左

5、半平面的N个极点S1,S2,…SN，组成为归一化复变量为归一化频率为归一化极点为归一化传输函数无限脉冲响应数字滤波器的设计[例]导出三阶巴特沃斯LF的系统函数，设查表6.2.1可得关键是求N无限脉冲响应数字滤波器的设计关键是求NN影响幅度特性下降速度，由确定N取大于等于N的最小整数无限脉冲响应数字滤波器的设计1.根据技术指标求出滤波器的阶数N；2.根据公式或查表6.2.1求出归一化极点，得到归一化传输函数；低通巴特沃斯滤波器的设计步骤：无限脉冲响应数字滤波器的设计3.将归一化传输函数去归一化，得到实际的传输函数；低通巴特沃斯滤波器的设计步骤：无限脉冲响应数字滤波器

6、的设计0切比雪夫滤波器设计法在通带内是等波纹的，在阻带内是单调的称为切比雪夫I型滤波器0在通带内是单调的，在阻带内是等波纹的称为切比雪夫II型滤波器无限脉冲响应数字滤波器的设计幅度平方函数：表示通带内幅度波动的程度，值越大，波动幅度愈大切比雪夫滤波器设计法允许的通带波纹已知，可求。无限脉冲响应数字滤波器的设计N阶切比雪夫多项式切比雪夫滤波器设计法幅度平方函数：关键是求N是通带截止频率是归一化频率无限脉冲响应数字滤波器的设计关键是求N无限脉冲响应数字滤波器的设计切比雪夫滤波器设计法幅度平方函数：已知N，，求归一化传输函数无限脉冲响应数字滤波器的设计低通切比雪夫滤波器

7、的设计步骤：1.根据技术指标求出滤波器的阶数N和；无限脉冲响应数字滤波器的设计2.求归一化传输函数；低通切比雪夫滤波器的设计步骤：3.将归一化传输函数去归一化，得到实际的传输函数；无限脉冲响应数字滤波器的设计低通传输函数：归一化频率：归一化拉氏复变量：高通传输函数：归一化频率：归一化拉氏变量：归一化传输函数：归一化传输函数：00无限脉冲响应数字滤波器的设计低通到高通的频率变换：无限脉冲响应数字滤波器的设计低通到高通的设计步骤：1.确定高通滤波器的技术指标；2.转换为低通滤波器的技术指标；3.设计归一化低通滤波器G(p)；4.求模拟高通滤波器H(q)，再去归一化；0

8、0无限脉冲