數(shù)字信號(hào)處理吳鎮(zhèn)揚(yáng)DSP_CH3資料

1、第章無(wú)限長(zhǎng)單位脈沖響應(yīng) 數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)(shj)方法共五十八頁(yè)基本概念只要按照輸入信號(hào)頻譜的特點(diǎn)和處理信號(hào)的目的(md)，適當(dāng)選擇H(ej)，使得濾波后的X(ej)H(ej)符合人們的要求，這就是數(shù)字濾波原理。數(shù)字濾波(lb)器的濾波(lb)原理共五十八頁(yè)模擬(mn)濾波器的理想幅頻特性共五十八頁(yè)數(shù)字(shz)濾波器的理想幅頻特性H(ej)是以2為周期(zhuq)的共五十八頁(yè)數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)(shj)步驟 按照實(shí)際任務(wù)要求， 確定濾波器的性能指標(biāo)。 用一個(gè)因果穩(wěn)定的離散線性時(shí)不變系統(tǒng)的系統(tǒng)函數(shù)去逼近這一性能要求。 根據(jù)不同要求可以用IIR系統(tǒng)函數(shù)，也可以用FIR系統(tǒng)函數(shù)去逼近。 數(shù)字濾波器的

2、實(shí)現(xiàn)。 利用有限精度算法來(lái)實(shí)現(xiàn)這個(gè)系統(tǒng)函數(shù)。這里包括選擇運(yùn)算結(jié)構(gòu)，選擇合適的字長(zhǎng)(z chn)（包括系數(shù)量化及輸入變量、中間變量和輸出變量的量化）以及有效數(shù)字的處理方法（舍入、截尾）等。共五十八頁(yè)IIR濾波器兩種設(shè)計(jì)(shj)方法1）利用模擬濾波器的理論來(lái)設(shè)計(jì)數(shù)字濾波器 首先，設(shè)計(jì)一個(gè)合適的模擬濾波器； 然后，變換成滿足預(yù)定(ydng)指標(biāo)的數(shù)字濾波器。 這種方法很方便，因?yàn)槟M濾波器已經(jīng)具有很多簡(jiǎn)單而又現(xiàn)成的設(shè)計(jì)公式，并且設(shè)計(jì)參數(shù)已經(jīng)表格化了，設(shè)計(jì)起來(lái)既方便又準(zhǔn)確。2） 最優(yōu)化設(shè)計(jì)法 第一步要選擇一種最優(yōu)準(zhǔn)則。 第二步，求在此最佳準(zhǔn)則下濾波器系統(tǒng)函數(shù)的系數(shù)。共五十八頁(yè)3.1 根據(jù)模擬(mn)

3、濾波器來(lái)設(shè)計(jì)IIR數(shù)字濾波器（1）H(z)的頻率響應(yīng)要能模仿(mfng)Ha(z)的頻率響應(yīng)，也即S平面虛軸j必須映射到Z平面的單位圓ej上。（2） 因果穩(wěn)定的Ha(s)應(yīng)能映射成因果穩(wěn)定的H(z)，也即S平面的左半平面Res0必須映射到Z平面單位圓的內(nèi)部|z|1。共五十八頁(yè)數(shù)字(shz)低通濾波器頻率響應(yīng)幅度特性的容限圖|c r|共五十八頁(yè)3.1.1 脈沖響應(yīng)不變法(bin f)h(n)=ha(nT) 變換(binhun)原理數(shù)字濾波器的單位脈沖響應(yīng)序列h(n)模仿模擬濾波器的沖激響應(yīng)ha(t)，即將ha(t)進(jìn)行等間隔采樣，使h(n)正好等于ha(t)的采樣值。T是采樣周期共五十八頁(yè)脈沖響

4、應(yīng)不變法的映射(yngsh)關(guān)系共五十八頁(yè)脈沖響應(yīng)不變法(bin f)頻響混疊現(xiàn)象數(shù)字(shz)濾波器的頻率響應(yīng)是模擬濾波器頻率響應(yīng)的周期延拓共五十八頁(yè)不產(chǎn)生(chnshng)混疊失真|1 (阻帶(z di) VN+1(x)=2xVN(x)-VN-1(x) 當(dāng)N1 時(shí) （1）當(dāng)0，N為偶數(shù)時(shí)， ；當(dāng)N為奇數(shù)時(shí)，Ha (j0)=1。 （2）=c時(shí) （3）在通帶(tn di)內(nèi)，等波紋地起伏。（4）在通帶之外，|Ha(j)|迅速單調(diào)地趨近于零。共五十八頁(yè)切比雪夫型低通濾波器的幅度(fd)特性共五十八頁(yè)3.3 由模擬低通原型濾波器 到各種數(shù)字(shz)濾波器的頻率變換法 共五十八頁(yè)兩種等效(dn x

5、io)的設(shè)計(jì)方法(a) 先模擬頻率變換(binhun)， 再數(shù)字化 (b) 將(a)的兩步合成一步設(shè)計(jì) 共五十八頁(yè)3.3.1 模擬低通濾波器變換(binhun)成數(shù)字低通濾波器共五十八頁(yè)例 用脈沖響應(yīng)不變法設(shè)計(jì)一個(gè)三階(sn ji)巴特沃思數(shù)字低通濾波器，采樣頻率為fs=4 kHz（即采樣周期為T=250s），其3 dB截止頻率為fc=1 kHz。解 歸一化三階(sn ji)模擬巴特沃思低通濾波器s/c代替其歸一化頻率c=2fc共五十八頁(yè)c=cT=2fcT=0.5H(z)只與數(shù)字頻域參數(shù)(cnsh)c有關(guān)共五十八頁(yè)三階(sn ji)巴特沃思數(shù)字低通濾波器的頻響共五十八頁(yè)3.3.2 模擬(mn)

6、低通濾波器變換成數(shù)字高通濾波器共五十八頁(yè)模擬低通變換(binhun)到數(shù)字高通共五十八頁(yè)3.3.2 模擬低通濾波器變換(binhun)成數(shù)字帶通濾波器共五十八頁(yè)模擬低通變換(binhun)到數(shù)字帶通共五十八頁(yè)3.3.2 模擬低通濾波器變換(binhun)成數(shù)字帶阻濾波器共五十八頁(yè)3.4 從低通數(shù)字(shz)濾波器到各種數(shù)字(shz)濾波器的頻率變換共五十八頁(yè)3.4.1 數(shù)字(shz)低通數(shù)字低通共五十八頁(yè)3.4.2 數(shù)字(shz)低通數(shù)字高通共五十八頁(yè)3.4.3 數(shù)字(shz)低通數(shù)字帶通共五十八頁(yè)3.4.4 數(shù)字(shz)低通數(shù)字帶阻共五十八頁(yè)To Learn Chapter 4!共五十八頁(yè)To Learn Chapter 4!共五十八頁(yè)To Learn Chapter 4!共五十八頁(yè)To Learn Chapter 4!共五十八頁(yè)內(nèi)容摘要第章無(wú)限長(zhǎng)單位