第五章数字滤波器结构.pptx

第一节引言一、什么是数字滤波器顾名思义:其作用是对输入信号起到滤波的作用;即DF是由差分方程描述的一类特殊的离散时间系统。功能:把输入序列通过一定的运算变换成输出序列。不同的运算处理方法决定了滤波器的实现结构的不同。二、数字滤波器的工作原理设:x(n)是系统的输入,X(ej)是其傅立叶变换;y(n)是系统的输出,Y(ej)是其傅立叶变换;则:h(n)x(n)y(n)LTI系统的输出为:三、数字滤波器表示方法表示方法:方框图表示法、流图表示法三种运算:相加、乘以常数、延时基本运算单元:加法器、单位延时、乘常数的乘法器。1、方框图、流图表示法方框图表示法信号流图表示法相加乘常数延时z-1z-1aa例:二阶数字滤波器:其方框图及流图结构如下:z-1z-1x(n)y(n)b0a1a2说明:可通过流图或方框图看出系统的运算步骤和运算结构。以后我们用流图来分析数字滤波器结构。x(n)y(n)b0a1a2z-1z-1四、数字滤波器的分类滤波器的种类很多,分类方法也不同。1、从功能上分;低通、带通、高通、带阻。2、从实现方法上分:FIR、IIR3、从设计方法上来分:Butterworth(巴特沃斯)、Chebyshev(切比雪夫)、Ellips(椭圆)等。4、从处理信号分:经典滤波器、现代滤波器有用无用|X(ej)|c|Y(ej)|c1、经典滤波器假定输入信号x(n)中的有用成分和希望去除的成分,各自占有不同的频带。当x(n)经过一个线性系统(即滤波器)后即可将欲去除的成分有效地去除。如果信号和噪声的频谱相互重叠,那么经典滤波器将无能为力,此时可以设计现代滤波器来解决。c|H(ej)|2、现代滤波器它主要研究内容是从含有噪声的数据记录(又称时间序列)中估计出信号的某些特征或信号本身。一旦信号被估计出,那么估计出的信号将比原信号会有高的信噪比。现代滤波器把信号和噪声都视为随机信号,利用它们的统计特征(如自相关函数、功率谱等)导出一套最佳估值算法,然后用硬件或软件予以实现。现代滤波器理论源于维纳在40年代及其以后的工作,这一类滤波器的代表为维纳滤波器,此外,还有卡尔曼滤波器、线性预测器、自适应滤波器。注:本课程主要讲经典滤波器3、模拟滤波器和数字滤波器经典滤波器从功能上分又可分为:1、低通滤波器(LPAF/LPDF)(Lowpassanalogfilter/Lowpassdigitalfilter)2、高通滤波器(HPAF/HPDF)(Highpassanalogfilter/Highpassdigitalfilter)3、带通滤波器(BPAF/BPDF)(Bandpassanalogfilter/Bandpassdigitalfilter)4、带阻滤波器(BSAF/BSDF)(Bandstopanalogfilter/Bandstopdigitalfilter)4、模拟滤波器的理想幅频特性LPAFHPAFBPAFBSAF