第7章 IIR数字滤波器设计.ppt

数字滤波器设计的基本概念
模拟滤波器设计
第7章 IIR 数字滤波器设计
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数字滤波器设计
数字滤波器设计的主要内容和方法
数字滤波器的技术指标要求
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第7章 IIR 数字滤波器设计
数字滤波器设计的基本概念
数字滤波器设计的主要内容和方法
数字滤波器设计的基本概念
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数字滤波器通常是一个因果稳定的线性移不变离散时间系统;
数字滤波器设计的主要内容包括:
①按照设计任务的要求确定数字滤波器的技术指标要求;
②用一个因果稳定的线性移不变离散时间系统的系统函数H(z)去逼近这一技术指标要求
③利用有限精度算法来实现这个系统函数,选择实现H(z)的运算结构;
④用计算机软件或数字信号处理器(DSP)等硬件设备实现该滤波器;
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IIR 数字滤波器的设计方法:
①间接设计法
先根据技术指标要求设计一个满足要求的模拟滤波器;
——在时域或频域直接设计数字滤波器;
②直接设计法
要求大量的迭代运算,必须采用计算机辅助设计,而且一般得不到闭合形式的频率响应函数表达式;
采用某种映射方法将其变换为满足要求的数字滤波器;
然后
本章主要介绍分析间接设计法;
数字滤波器设计的主要内容和方法
数字滤波器设计的基本概念
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数字滤波主要分为两类:
经典滤波和现代滤波;
特点:
有用信号的频率与干扰等分别占有不同的频带,互不重叠,通过一个合适的选频滤波器(低通、高通、带通和带阻等)就可以达到滤波的目的
数字滤波器的技术指标要求
特点:
主要解决有用信号与干扰的频带互相重叠情况下的滤波问题,如:
维纳滤波、卡尔曼滤波、自适应滤波等;
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对通带和阻带内幅频响应曲线的形状不提出具体要求
数字滤波器的主要技术指标要求包括:
数字滤波器的技术指标要求
可以是:幅频响应;
相频响应
(或群延时)
通带的截止频率和误差容限;
阻带的截止频率和误差容限;
数字滤波器的技术指标要求通常是从频域提出;
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以数字低通滤波器为例:
数字滤波器的技术指标要求
通带内的幅频响应以最大误差逼近1
而阻带内的幅频响应以最大误差逼近0;
过渡带是
过渡带通常是单调变化!
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通带和阻带内的幅频响应不一定是单调变化的;
数字滤波器的技术指标要求
——可以有波纹!
实际应用中,通带和阻带的误差容限还常常用通带内允许的最大衰减和阻带内允许的最小衰减
来表示;
其中, 通常归一化为1;
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数字滤波器的技术指标要求
用幅度衰减所表示的数字低通滤波器的技术指标要求记为:
称为 3dB 截止频率
该频率处的幅度衰减:
是数字滤波器设计中的重要指标!
当通带的最大衰减时,
统称为数字滤波器的边界频率;
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数字滤波器的技术指标要求
数字高通、带通和带阻滤波器的技术指标要求与低通滤波器相似;
如图: