第5章数字滤波器的基本概念ppt课件.ppt

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1、第5章数字滤波器的基本概念及一些特殊滤波器15.1数字滤波器的基本概念（1）数字滤波器:输入与输出均为数字信号,通过一定数值运算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；或者进行信号检测与参数估计与模拟滤波不同在于信号的形式与滤波的方法.数字滤波器的实现方法计算机软件专用数字信号处理芯片硬件25.1数字滤波器的基本概念（2）数字滤波器的可实现性因果稳定，系统传输函数的极点在单位圆内实数乘法，系统函数的系数为实数，即零极点须共轭成对出现滤波器的种类经典滤波器（一般滤波器）：信号和干扰的频带互不重叠时采用现代滤波器：（例如：维

2、纳滤波器、卡尔曼滤波器、自适应滤波器等）信号和干扰的频带相互重叠时采用35.1数字滤波器的基本概念（3）经典滤波器功能划分：高通、低通、带通、带阻实现方法：无限脉冲响应数字滤波器—IIR，包含某种形式的反馈，其系统函数为有限脉冲响应数字滤波器—FIR特殊滤波器：理想滤波器、一阶滤波器、二阶滤波器、数字谐振器、数字陷波器、最小相位滤波器、梳状滤波器、正弦波发生器。45.2.1理想数字滤波器的特点及分类特点：在滤波器的通带内，幅度为常数，在阻带中幅度为零具有线性相位；单位脉冲响应为非因果无限长序列理想带通滤波器频率响应幅频特性相频特性群时延输

3、入信号所有频率分量的时间延迟相同输出信号的频率响应输出信号5理想低通滤波器(1)频率响应幅频特性相频特性为截止频率。的低频段内，传输信号无失真滤波器的单位脉冲响应cw-cwOw)(jwH1Owcwcw-()wj6理想低通滤波器(2)7理想滤波器低通高通带通带阻8理想滤波器的可实现性理想低通滤波器是个物理不可实现的非因果系统原因：从h(n)看，n<0时已有值。近似实现序列右移加时域窗，实际的滤波器长度为N截断效应通带幅度不再是常数，产生波动频谱泄漏，阻带幅度不再是零产生过渡带95.3简单滤波器设计基于零极点配置的的简单滤波器设计方法原理：极

4、点靠近单位圆，频率响应的峰值越高；极点放在需加强的频率点附近零点靠近单位圆，频率响应的谷值越小；零点放在需减弱的频率点附近约束条件极点在单位圆内，保证滤波器的因果稳定；零、极点须共轭成对，保证系统函数系数为实数。105.3.1一阶数字滤波器设计滤波器的阶次：系统函数分母多项式的阶数。一阶数字滤波器11零极点的位置与系统的幅频特性（1）低通12零极点的位置与系统的幅频特性（2）高通13零极点的位置与系统的幅频特性（3）参数与曲线相对应？14零极点的位置与系统的幅频特性（4）参数与曲线相对应？155.3.2一阶低通滤波器带宽的计算（1）一阶低

5、通滤波器幅频特性中幅度最大的点幅度降到-3dB所对应的频率点165.3.2一阶低通滤波器带宽的计算（2）近似计算P11917例5.3.1设计数字低通滤波器，滤除信号中的高频分量解：1）变模拟信号为数字信号采样间隔2）滤波器的带宽低频分量对应的数字频率高频分量对应的数字频率选择滤波器带宽3）滤波器18195.3.3二阶数字滤波器系统函数零点0个、1个、2个；极点2个参数设计G保证幅频特性的最大值为1共轭极点共轭零点20零极点位置与滤波器的幅频特性2122例5.3.2设计二阶数字滤波器的系统函数为，确定G和p，使幅频特性满足：解：系统函数

6、：235.3.3设计带通滤波器，要求是通带中心，在两点，频率响应为零；在处，幅度为解：1）由通带中心确定极点，2）由幅频特性为0的频点确定零点3）系统函数为：4）确定G5）确定r246）带通滤波器的系统函数为255.3.4低通到高通的简单变换（1）低通滤波器：通带在附近阻带在附近高通滤波器：通带在附近阻带在附近低通到高通的简单变换单位脉冲响应之间的关系265.3.4低通到高通的简单变换（2）低通滤波器的差分方程为低通滤波器的传输函数为高通滤波器的传输函数为27低通滤波器的差分方程为低通与高通的差别：当k为奇数时，滤波器的系数加负号例5.3

7、.4已知低通滤波器求高通滤波器解：高通滤波器为传输函数为28295.4数字谐振器特点：二阶带通滤波器有一对共轭极点，，r接近1，在处幅频特性的幅度最大，相当于发生谐振。用于带通滤波器谐振器1系统函数30b0保证幅频特性在附近的值为1谐振频率？分别是极点到的矢量长度31当谐振器的精确谐振频率为当两个极点接近单位圆时，3dB带宽为例：3233谐振器2系统函数传输函数b0保证幅频特性在附近的值为13435比较谐振频率、带宽、幅度？36例5.4.1设计数字谐振器，滤除信号中的低频分量解：1）变模拟信号为数字信号采样间隔2）滤波器的带宽高频分量对应

8、的数字频率高频分量对应的数字频率滤波器带宽373）滤波器4）P125385.5数字陷波器特点：二阶滤波器在，幅频特性的幅度为零，在其它频率点上趋近于零；有一对共轭零点，有一对共轭极点，离开频率