数字滤波器的基本结构

1、4-4 IIR数字滤波器的基本网络结构,4-4 IIR数字滤波器的基本网络结构,2,1）系统的单位抽样相应h(n)无限长,IIR数字滤波器的特点：,3）存在输出到输入的反馈，递归型结构,2）系统函数H(z)在有限z平面（ ）上有极点存在,2018/5/13,IIR数字滤波器的基本结构：,3,直接型,直接型（典范型）,级联型,并联型,2018/5/13,差分方程:,4,需N+M个延时单元,1、直接型,5,上述结构缺点： 需要N+M个延迟器（z-1），太多。 系数ak、bk对滤波器性能的控制不直接，对极、 零点的控制难，一个ak、bk的改变会影响系统的 零点或极点分布。 对字长变化敏感（对ak、bk。

2、FIR数字滤波器的设计方法,第七章,学习目标,掌握线性相位FIR数字滤波器的特点 掌握窗函数设计法 理解IIR与FIR数字滤波器的比较, 7-1 引言,一、IIR DF的特点,1、优点: DF的设计依托AF的设计，有图表可查，方便简单。,2、缺点：相位的非线性，因此限制了它的用， 如图象处理，数据传输都要求信道 具 有线性相位特性。,3、若须线性相位，则要采用全通网络进行相位校正,使滤波器设计变得复杂，成本也高。,1、FIR DF一定是稳定的。,3、可用FFT计算,5、但阶次比IIR滤波器要高得多,二、FIR DF的特点,4、FIR的相位特性可以是线性的，因此， 它有更。

3、第五章 数字滤波器的基本结构,主要内容,理解数字滤波器结构的表示方法掌握IIR滤波器的基本结构（直接型、级联型和并联型）掌握FIR滤波器的基本结构（直接型、级联型、线性相位型）,0、数字滤波器的概念)滤波器：指对输入信号起滤波作用的装置。,对其进行傅氏变换得:,2)当输入、输出是离散信号， 滤波器的冲激响应是单位抽样响应 h(n）时， 这样的滤波器称作数字滤波器。,5.1 数字滤波器结构特点及表示,c,0,0,c,0,c,H(ej)为矩形窗时 的情形,1、数字滤波器的表示：差分方程和系统函数,单位延时,基本运算单元,方框图,流图,加法器,常数乘法器,。

4、1,第五章 数字滤波器的基本结构,2,一、数字滤波器结构的表示方法,数字滤波器的系统函数：,常系数线性差分方程:,3,加法器,常数乘法器,单位延时,基本运算单元,方框图,流图,4,例：二阶数字滤波器,方框图结构,流图结构,5,流图结构,节点,源节点,支路,阱节点,网络节点,分支节点,输入支路,相加器,节点的值=所有输入支路的值之和,输出支路,支路的值=支路起点处的节点值 传输系数,6,二、IIR数字滤波器的基本结构,1）系统的单位抽样相应h(n)无限长,IIR数字滤波器的特点：,3）存在输出到输入的反馈，递归型结构,2）系统函数H(z)在有限z平面（ ）上有。

5、IIR数字滤波器的设计 实验目的 1 数字滤波器的分类及结构2 模拟滤波器的设计函数3 由模拟滤波器变换成等效的数字滤波器4 直接设计IIR数字滤波器 数字滤波器的分类 离散LSI系统对信号的响应过程实际上就是对信号进行滤波的过程 因此 离。

6、1,第三章 FIR数字滤波器的设计,3.1 数字滤波器设计概述,3.2 窗口设计法（时间窗口法）,3.3 频率取样法,3.4 等波纹优化设计,2,3.1 数字滤波器设计概述,滤波器设计：根据给定滤波器的频率特性，求得满足该特性的传输函数。,数字滤波器,任何线性时不变离散系统都是一个数字滤波器（简称DF）。设计数字滤波器的任务就是寻求一个因果稳定的线性时不变系统，使其系统函数H(z)具有指定的频率特性。,3,3.1 数字滤波器设计概述,DF的幅度特性性能要求（低通为例）,0,4,3.1 数字滤波器设计概述,DF的相位特性性能要求,5,3.1 数字滤波器设计概述,数字滤。

7、IIR数字滤波器的基本结构FIR数字滤波器的基本结构数字滤波器格的型结构数字滤波器结构的MATLAB实现有限字长效应 数字系统的结构 1 牢固掌握IIR及FIR数字滤波器的结构2 了解数字滤波器的格型结构3 掌握有限字长对数字滤波器设计的影响及改善有限字长效应的基本方法 学习要求 本章重点是IIR数字滤波器的直接型结构和FIR数字滤波器的线性相位直接型结构 本章难点是有限字长效应 重点和难点 II。

8、IIR数字滤波器的基本结构 FIR数字滤波器的基本结构 数字滤波器的格型结构 数字滤波器结构的MATLAB实现 有限字长效应,数字系统的结构,FIR数字滤波器的基本结构,直接型结构 线性相位直接型结构 级联型结构 频率取样型结构,FIR数字滤波器的直接型结构,M+1个乘法器，M个延迟器，M个加法器,M阶FIR 数字滤波器,线性相位FIR DF结构,利用hk的对称特性： hk= hM-k,在实现FIR DF直接型结构时共用乘法器即得线性相位FIR DF结构。,例：线性相位FIR DF结构(偶数阶),已知一个四阶线性相位FIR 数字滤波器的单位脉冲响应hk满足：h0= h4=4，h1= h3= -3，h2=。

9、1,第四章 数字滤波器的基本结构(3),2,4.3 有限长单位冲激响应(FIR)滤波器的基本结构,FIR滤波器的特点: (1) 系统的单位冲激响应h(n)是有限长的，即只在有限个n值处不为0； (2) 系统函数H(z)在|z|0处收敛，在|z|0处只有零点，对于因果系统，全部极点均位于z=0处； (3) 结构上主要采用非递归结构，即没有输出到输入的反馈，当然利用零极点相互抵消的办法，也可以采用递归结构（如频率抽样结构）； (4) 便于实现线性相位滤波器。,下面介绍主要的几种实现FIR滤波器的基本结构,3,一、直接型 对于FIR滤波器，它的直接型结构可以从下面卷积公式直。

10、第5章数字滤波器的基本结构 5 1离散时间系统结构的表示方法5 2无限冲击响应 IIR 滤波器的基本结构5 3有限冲击响应 FIR 滤波器的基本结构 学习目标理解数字滤波器结构的表示方法掌握IIR滤波器的基本结构掌握FIR滤波器的直接型 级。

11、第七章 数字滤波器的设计,滤波器在实际信号处理中起到了非常重要的作用。任何检测的信号都含有噪声，而滤波是去除噪声的基本手段。本章介绍IIR滤波器和FIR滤波器的设计。IIR滤波器设计主要内容包括：巴特沃思、切比雪夫模拟低通滤波器设计；脉冲响应不变法和双线性变换法的数字化变换方法；数字高通、带通和带阻滤波器的设计。而FIR滤波器是直接采用的数字式设计方法。针对FIR滤波器特征，首先介绍了其线性相位的实现条件，然后介绍了窗函数法和频率抽样法的设计方法。, 7.1 概述,7.1.1 滤波器的分类这里主要讨论经典滤波器的设计。按功能。

12、第五章数字滤波器的基本结构 2 本章目录 数字滤波器结构的表示方法 无限脉冲响应滤波器的基本结构 有限脉冲响应滤波器的基本结构 3 数字滤波器是指输入 输出均为数字信号 通过一定运算关系改变输入信号所含频率成分的相对比例或者滤除某些频率成分。

13、2019/6/20,哈工大电信院信息工程系 宿富林,1,第4章 数字滤波器的基本结构,2019/6/20,哈工大电信院信息工程系 宿富林,2,主要内容,4.1 数字滤波器结构的表示方法 4.2 IIR滤波器的结构 4.3 FIR滤波器的结构,2019/6/20,哈工大电信院信息工程系 宿富林,3,4.1 数字滤波器结构的表示方法,离散系统可以用差分方程、系统函数描述,2019/6/20,哈工大电信院信息工程系 宿富林,4,1 数字滤波器的实现,硬件实现：根据描述数字滤波器的数学模型或信号流图，用数字硬件装配成一台专门的设备，构成专用的信号处理机软件实现：直接利用通用计算机，将所需要的。

14、第五章数字滤波器的基本结构 主要内容 理解数字滤波器结构的表示方法掌握IIR滤波器的基本结构掌握FIR滤波器的直接型 级联型 线性相位结构 理解频率抽样型结构 5 1数字滤波器结构的表示方法一 数字滤波器的概念 滤波器 对输入信号起滤波作用。

15、离散时间系统（或digital filter)的表示 框图 信号流图 IIR 滤波器的基本结构 直接型 级联（cascade） 并联（parallel ） 转置（transposed） FIR 滤波器的基本结构 直接型 级联 线性相位, 卷积 no IIR ! 具有有理系统函数的FIR 或 IIR滤波器 差分方程：, 实现: 软件或硬件（software or hardware） 数字系统实现时的有限字长效应 (round-off noise, truncation ,overflow,. . . ) 所要求系统的稳定性等(e.g. linear-phase ) 资源的优化。,系统如下： yn = b0 xn + b1 x n - 1 + a1 y n - 1,框图：,流图：, 不。

16、第五章 数字滤波器的基本结构,学习目标,理解数字滤波器结构的表示方法掌握IIR滤波器的基本结构掌握FIR滤波器的直接型、级联型、线性相位结构，理解频率抽样型结构了解数字滤波器的格型结构,一、数字滤波器结构的表示方法,数字滤波器的系统函数：,常系数线性差分方程:,加法器,常数乘法器,单位延时,基本运算单元,方框图,流图,例：二阶数字滤波器,方框图结构,流图结构,流图结构,节点,源节点,支路,阱节点,网络节点,分支节点,输入支路,相加器,节点的值=所有输入支路的值之和,输出支路,支路的值=支路起点处的节点值 传输系数,二、IIR数字滤波器。

17、三、FIR数字滤波器的基本结构,1h(n)有限长，设N点,FIR数字滤波器的特点：,2）系统函数H(z)在 处收敛，有限z平面只有零点，全部极点在 z = 0 处（因果系统）,3）无输出到输入的反馈，一般为非递归型结构,系统函数：,z=0处 是N-1阶极点,有N-1个零点分布于z,1、横截型（卷积型、直接型）,差分方程:,2、级联型,N为偶数时，其中有一个 （N-1个零点）,将H(z)分解成实。

18、二、IIR数字滤波器的基本结构,1）系统的单位抽样相应h(n)无限长,IIR数字滤波器的特点：,3）存在输出到输入的反馈，递归型结构,2）系统函数H(z)在有限z平面（ ）上有极点存在,IIR数字滤波器的基本结构：,直接型,直接型（典范型）,级联型,并联型,1、直接型,差分方程:,需N+M个 延时单元,2、直接型（典范型）,只需实现N阶滤波器所需的最少的N个延时单元，故称典范型。（ ）,直接型的共同缺点：,系数 ， 对滤波器的性能控制作用不明显,极点对系数的变化过于灵敏，易出现不稳定或较大误差,运算的累积误差较大,3、级联型,将系统函数按零极点因式。

19、第5章 数字滤波器的基本结构,5.1 数字滤波器结构的表示方法 5.2 IIR滤波器的基本结构 5.3 FIR滤波器的基本结构,5.1 数字滤波器结构的表示方法,数字滤波器是数字信号处理的一个重要组成部分。数字滤波实际上是一种运算过程，其功能是将一组输入的数字序列通过一定的运算后转变为另一组输出的数字序列，因此它本身就是一台数字式的处理设备。数字滤波器一般可用两种方法实现：1)根据描述数字滤波器的数学模型或信号流图，用数字硬件装配成一台专门的设备，构成专用的信号处理机；2)直接利用通用计算机，将所需要的运算编成程序让计算机来执。