CH9FIR滤波器设计课件.pptVIP

1234 例题9-2（例题8-5）：设计一个低通数字滤波器，要求其通带衰减不大于1dB，阻带衰减不小于15dB，通带截止频率 rad，阻带截止频率 rad。 9.2 窗口法 窗函数 哈明窗 （Hamming） 9.2 窗口法 与海宁窗相比，哈明窗两侧出现了微小的跃变，使其最大旁瓣进一步减小。主瓣宽度为 最大的旁瓣比主瓣低41dB（0.9%）。 9.2 窗口法 窗函数 布莱克曼窗 （Blackman） 9.2 窗口法 与哈明窗相比，布莱克曼窗使得最大旁瓣进一步减小，但是主瓣宽度也进一步增加。主瓣宽度为 最大的旁瓣比主瓣低57dB（0.14%）。 9.2 窗口法 窗函数 9.2 窗口法 窗函数法设计步骤 1、确定设计指标，构造数字滤波器的幅度特性，得到相位为0的频率特性 2、根据阻带衰减和过渡带要求，选择合适的窗函数 3、根据所要求的过渡带宽度，确定序列长度N（奇数） 4、计算数字滤波器的单位冲激响应 低通滤波器 9.2 窗口法 窗函数法设计步骤 6、计算滤波器的频率响应，检验是否满足设计要求 7、符合设计要求，则选定实现结构，用软件或硬件实现；不符合要求，则应修改设计参数，重新设计 5、用所选的窗函数对单位冲激响应进行加窗处理 9.2 窗口法 例题 例9-1：设计一个低通数字滤波器，其通带内幅度为1，阻带内幅度为0，通带截止频率 选择哈明窗，且选择N=21 9.2 窗口法 偶对称 偶对称 例题 9.2 窗口法 N=51 9.2 窗口法 各种窗函数均可以满足阻带衰减要求。本题选择矩形窗。 9.2 窗口法 通带衰减并不满足小于1dB的要求 N=23 N=21 9.2 窗口法 窗口法是一种时域设计方法，具有简单、方便和实用的特点。 但是不易控制数字滤波器的通带和阻带的截止频率。 实现相同的设计指标下，采用IIR（3或4阶）和FIR（23阶）数字滤波器的阶数相差很大。 9.4 FIR滤波器与IIR滤波器的比较 IIR滤波器可通过布置极点改变幅度特性，可用较低的滤波器阶数获得较高的频率特性，而且所用存储单元少，运算次数少。但是，可能存在非线性相位特性，在频带边缘相位非线性更加突出。选频特性越好，相位非线性越严重。 FIR滤波器系统函数的极点只能在原点，不能随意设置，能通过布置零点来改变幅度特性。同样的设计指标下，FIR滤波器的阶数比IIR滤波器的阶数要高5-10倍。所需运算量大，存储单元多，成本大。但是，FIR滤波器可以获得线性相位。 性能比较 比较例题8-5和9-2 IIR滤波器系统函数一般可以利用模拟滤波器的设计成果，可以借助现成的公式和图表，计算量较小，对计算工具要求不高。但不易适应各种幅度和相位要求，仅能用于低通、高通、带阻等滤波特性的滤波器设计 FIR滤波器的设计一般无现成公式，窗口法虽然可以给出一些公式，但不能控制通带、阻带的衰减特性。但是，FIR滤波器设计灵活，可适应多种滤波特性要求。一般采用计算程序设计，计算量大。 设计方法 9.4 FIR滤波器与IIR滤波器的比较 IIR滤波器必须采用递归结构实现。其极点必须位于单位圆内，否则不稳定。 FIR滤波器可用非递归结构实现。不存在稳定性问题。在与IIR滤波器相同阶数情况下，能够大大提高运算速度。 实现结构 9.4 FIR滤波器与IIR滤波器的比较 * 第九章 FIR数字滤波器的设计 9.1 线性相位FIR滤波器的条件和性质 9.2 窗口设计法 9.4 IIR滤波器与FIR滤波器的比较 9.1 线性相位FIR滤波器的条件和性质 频率特性 幅度特性 相位特性 严格线性相位 线性相位 滤波器对于输入信号x(n)不会发生失真 FIR数字滤波器的单位采样响应的长度为N 9.1 线性相位FIR滤波器的条件和性质 严格线性相位关系或称为第一类线性相位关系 输出序列的频率特性（幅度不受影响） 输入序列 的频率特性 输出序列 滤波器实现了序列的无失真传输 h(n)具备线性相位的条件 9.1 线性相位FIR滤波器的条件和性质 实序列 严格线性相位 9.1 线性相位FIR滤波器的条件和性质 严格线性相位 9.1 线性相位FIR滤波器的条件和性质 n 0 1 2 3 4 5 6 n 0 1 2 3 4 5 6 7 线性相位 9.1 线性相位FIR滤波器的条件和性质 n 0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 n 严格线性相位特性 的基本性质 9.1 线性相位FIR滤波器的条