數(shù)字濾波器的基本結(jié)構(gòu).ppt

1、第5章 數(shù)字濾波器的基本結(jié)構(gòu),IIR數(shù)字濾波器的基本結(jié)構(gòu) FIR數(shù)字濾波器的基本結(jié)構(gòu) 格型結(jié)構(gòu),IIR數(shù)字濾波器的基本結(jié)構(gòu),直接型結(jié)構(gòu) 級聯(lián)型結(jié)構(gòu) 并聯(lián)型結(jié)構(gòu),一、IIR數(shù)字濾波器的直接型結(jié)構(gòu),直接 I 型結(jié)構(gòu),設(shè)M=N,直接 II 型結(jié)構(gòu),轉(zhuǎn)置直接 II 型結(jié)構(gòu),IIR數(shù)字濾波器的直接型結(jié)構(gòu)優(yōu)缺點,優(yōu)點：簡單直觀 缺點： 1. 改變某一個ak 將影響所有的極點 2. 改變某一個bk 將影響所有的零點 3. 對有限字長效應(yīng)太敏感，容易出現(xiàn)不穩(wěn)定現(xiàn)象,對于三階以上的IIR濾波器，幾乎都不采用直接型結(jié)構(gòu)，而是采用級聯(lián)型、并聯(lián)型等其它形式的結(jié)構(gòu),二、IIR數(shù)字濾波器的級聯(lián)型結(jié)構(gòu),將濾波器系統(tǒng)函數(shù)H(

2、z)的分子和分母分解為一階和二階實系數(shù)因子之積的形式,畫出各二階基本節(jié)的直接型結(jié)構(gòu)，再將它們級聯(lián),二階基本節(jié),級聯(lián)型結(jié)構(gòu)信號流圖,基于轉(zhuǎn)置直接II型的級聯(lián)型結(jié)構(gòu),基于直接II型的級聯(lián)型結(jié)構(gòu),IIR數(shù)字濾波器的級聯(lián)型結(jié)構(gòu)優(yōu)點,優(yōu)點： 1. 硬件實現(xiàn)時，可以用一個二階節(jié)進行時分復(fù)用 2. 每一個基本節(jié)系數(shù)變化只影響該子系統(tǒng)的零極點 3. 對系數(shù)變化的敏感度小，受有限字長的影響比直接型低,三、IIR數(shù)字濾波器的并聯(lián)型結(jié)構(gòu),將濾波器系統(tǒng)函數(shù)H(z)展開成部分分式之和，并將一階系統(tǒng)仍采用二階基本節(jié)表示,畫出各二階基本節(jié)的直接型結(jié)構(gòu)，再將它們并聯(lián),并聯(lián)型結(jié)構(gòu)信號流圖,基于直接II型的并聯(lián)型結(jié)構(gòu),基于轉(zhuǎn)置直

3、接II型的并聯(lián)型結(jié)構(gòu),IIR數(shù)字濾波器的并聯(lián)型結(jié)構(gòu)優(yōu)缺點,優(yōu)點： 1.運算速度快 2. 各基本節(jié)的誤差互不影響 3. 可以單獨調(diào)整極點的位置 缺點: 不能向級聯(lián)型那樣直接調(diào)整零點,例已知某三階數(shù)字濾波器的系統(tǒng)函數(shù)為,試畫出其直接型、級聯(lián)型和并聯(lián)型結(jié)構(gòu),直接型,將系統(tǒng)函數(shù)H(z)表達為,級聯(lián)型,將系統(tǒng)函數(shù)H(z)表達為一階、二階實系數(shù)分式之積,并聯(lián)型,將系統(tǒng)函數(shù)H(z)表達為部分分式之和的形式,FIR數(shù)字濾波器的基本結(jié)構(gòu),直接型結(jié)構(gòu) 線性相位直接型結(jié)構(gòu) 級聯(lián)型結(jié)構(gòu) 頻率取樣型結(jié)構(gòu),一、 FIR 數(shù)字濾波器的直接型結(jié)構(gòu),M+1個乘法器，M個延遲器，M個加法器,M階FIR 數(shù)字濾波器,二、線性相位F

4、IR DF結(jié)構(gòu),M為偶數(shù),利用hk的對稱特性： hk= hM-k,相同系數(shù)的共用乘法器，只需M/2+1個乘法器,M為奇數(shù),相同系數(shù)的共用乘法器，只需(M+1) /2個乘法器,三、 FIR 數(shù)字濾波器的級聯(lián)型結(jié)構(gòu),將H(z)分解為若干個實系數(shù)一階二階因子相乘,2L=M個延遲器，2L+1=M+1個乘法器，2L=M個加法器,特點：可以分別控制每個子系統(tǒng)的零點,四、 FIR 數(shù)字濾波器的頻率取樣型結(jié)構(gòu),頻率取樣型結(jié)構(gòu)分析,FIR子系統(tǒng)梳狀濾波器,一階IIR子系統(tǒng),零點與IIR子系統(tǒng)極點相消，使系統(tǒng)具有FIR特性,頻率取樣型結(jié)構(gòu)分析,在有限字長情況下，系數(shù)量化后極點不能和零點抵消，使FIR系統(tǒng)不穩(wěn)定,存

5、在問題,解決方法,在r圓上進行(r1但近似等于1)取樣，即用rz-1代替 z-1，使極點和相應(yīng)的零點移到單位圓內(nèi),實系數(shù)頻率取樣型結(jié)構(gòu),N為偶數(shù),N為奇數(shù),其中,利用Hm和旋轉(zhuǎn)因子的對稱性，將二個復(fù)系數(shù)IIR一階子系統(tǒng)合并成一個實系數(shù)二階子系統(tǒng),例：設(shè)計一M階實系數(shù)FIR，已知H0=1，H1=1，畫出其頻率取樣型結(jié)構(gòu),解：頻率抽樣點數(shù)N=M+1,由HN-1= H1=1，和,實系數(shù)頻率取樣型結(jié)構(gòu)流圖,優(yōu)點：1. Hm零點較多時，實現(xiàn)較為簡單,2. 可以構(gòu)成濾波器組，實現(xiàn)信號的頻譜分析,格型結(jié)構(gòu),全零點(AZ)濾波器的格型結(jié)構(gòu) 全極點（AP）濾波器的格型結(jié)構(gòu) 有極點和零點濾波器的格型結(jié)構(gòu),三種濾波器的系統(tǒng)函數(shù),全零點(AZ)濾波器,全極點(AP)濾波器,AZAP濾波器,一、全零點(AZ)濾波器的格型結(jié)構(gòu),AZ系統(tǒng)的基本格形單元,反射系數(shù),反射系數(shù)Kp的確定,根據(jù)系統(tǒng)函數(shù)，由高階系數(shù)遞推各低階反射系數(shù)Kp,二、全極點（AP）濾波器的格型結(jié)構(gòu),AP系統(tǒng)的基本格型單元,三、有極點和零