第六章IIR滤波器的设计方法要点分析.ppt

第六章  IIR数字滤波器设计方法 第六章 IIR滤波器的设计方法 学习目标 理解数字滤波器的基本概念 掌握冲激响应不变法 掌握双线性变换法 掌握Butterworth、Chebyshev低通的特点 了解利用模拟滤波器设计IIR滤波器的设计过程 了解利用频带变换法设计各种类型数字滤波器的方法 本章作业练习 P319: 1(1) 3 4 5 6.1 数字滤波器的基本概念 一、 滤波器的功能 滤波器的功能是对输入信号进行滤波以增强所需信号部分，抑制不要的部分。 6.1 数字滤波器的基本概念 二、数字滤波器的分类 按功能分：低通、高通、带通、带阻、全通滤波器 按实现的网络结构或单位抽样响应分： 三、数字滤波器的技术要求 选频滤波器的频率响应： 6.2 数字滤波器的实现步骤 6.3 数字滤波器的技术指标 2.数学描述式（误差） （3）表征滤波器频率响应的特征参量 a.幅度平方响应 b.相位响应 7.4 IIR数字滤波器的设计方法分类 先设计模拟滤波器，再转换为数字滤波器 7.4 IIR数字滤波器的设计方法分类 7.5 用模拟滤波器设计IIR数字滤波器 一、设计思想： 7.5.2 冲激响应不变法 （2）、混迭失真 （3）、模拟滤波器的数字化方法 （4）、优缺点 7.5.3 阶跃响应不变法 （1）变换原理 7.5.4 双线性变换法 （1）变换原理 为使模拟滤波器某一频率与数字滤波器的任一频率有对应关系，引入系数 c （2）变换常数c的选择 c.逼近情况 d.优缺点 优点： 缺点： e.模拟滤波器的数字化方法 7.6 常用模拟低通滤波器特性 将数字滤波器技术指标转变成模拟滤波器技术指标，设计模拟滤波器，再转换成数字滤波器 7.6.1 由幅度平方函数确定系统函数 7.6.2 Butterworth 低通逼近 (2).幅度函数的特点： Butterworth滤波器是一个全极点滤波器，其极点： （2）滤波器的系统函数： （3）滤波器的设计步骤： b) 求出极点（左半平面） 2、用双线性变换法设计 b) 求出极点（左半平面） 三、Chebyshev低通逼近 1.幅度平方函数 2.幅度函数特点： 3. 三个参量的确定 4.确定系统函数 （2）滤波器的系统函数： 5.滤波器的设计步骤 b) 求左半平面极点 c) 构造系统函数 小结：利用模拟滤波器设计IIR数字滤波器的步骤 ③按模拟滤波器的技术指标设计模拟低通滤波器 四、设计IIR型滤波器的频率变换法 五、模拟滤波器数字化方法 6.8 常用模拟低通滤波器特性 将数字滤波器技术指标转变成模拟滤波器技术指标，设计模拟滤波器，再转换成数字滤波器 2、常见模拟滤波器设计 b) 求出极点（左半平面） 2、用双线性变换法设计 b) 求出极点（左半平面） 2） 切贝雪夫滤波器（ Chebyshev ） 椭圆滤波器(Elliptic filter) 贝塞尔滤波器（Bessel） 小结：利用模拟滤波器设计IIR数字滤波器的步骤 6.9 设计IIR滤波器的频率变换法 模拟滤波器 巴特沃斯 Butterworth 滤波器 切比雪夫 Chebyshev 滤波器 椭圆 Ellipse 滤波器 贝塞尔 Bessel 滤波器 1、由幅度平方函数 确定模拟滤波器的系统函数 h(t)是实函数 将左半平面的的极点归Ha(s) 将以虚轴为对称轴的对称零点的任一半作为Ha(s)的零点，虚轴上的零点一半归Ha(s) Ha(s) Ha(-s)的零极点分布 由幅度平方函数得象限对称的s平面函数 对比 和 ，确定增益常数 由零极点及增益常数，得 例： 解： 极点： 零点： （二阶） 零点： 的极点： 设增益常数为K0 1） 巴特沃尔斯滤波器（Butterworth） 幅度平方函数： 当 称Wc为Butterworth低通滤波器的3分贝带宽 N为滤波器的阶数 Wc为通带截止频率 1）幅度函数特点： 3dB不变性 通带内有最大平坦的幅度特性，单调减小 过渡带及阻带内快速单调减小 当W＝Wst（阻带截止频率）时，衰减的d1为阻带最小衰减 Butterworth滤波器是一个全极点滤波器，其极点： 2）幅度平方特性的极点分布： 极点在s平面呈象限对称，分布在Buttterworth圆上，共2N点 极点间的角度间隔为 极点不落在虚轴上 N为奇数，实轴上有