第五章数字滤波器结构.ppt

第五章第五章数字滤波器结构数字滤波器结构 Digital Filter Structures Digital Filter Structures 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(e j?)是其傅立叶变换; y(n) 是系统的输出, Y(e j?)是其傅立叶变换; 则: h(n) x(n) y(n) )]()([)()()( 1??jj meHeXFmnhmxny ????????? 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 -1 a a )()2()1()( 0 2 1nxbnyanyany?????例:二阶数字滤波器: 其方框图及流图结构如下: z -1z -1 x(n) y(n) b 0a 1a 2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。以后我们用流图流图来分析数字滤波器结构。 x(n) y(n) b 0a 1a 2z -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 、 IIR 3、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( e j?)|?? c| Y( e j?)|?? c 1、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( e j?)|? 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) ( Low pass analog filter / Low pass d igital filter ) 2、高通滤波器( H PAF/ H PDF) (H igh pass analog filter / H igh pass d igital filter ) 3、带通滤波器( BPAF/ B PDF) (B and pass analog filter / B and pass d igital filter ) 4、带阻滤波器( BS AF/ BS DF) (B andstop analog filter / B andstop d igital filter )