最新数字信号处理[第六章-无限脉冲响应数字滤波器设计]课件PPT.ppt 81页

'数字信号处理[第六章-无限脉冲响应数字滤波器设计] 主要内容数字滤波器的基本概念模拟滤波器的设计数字滤波器的间接设计方法数字滤波器的直接设计方法无限脉冲响应数字滤波器的设计 数字滤波器的基本概念无限脉冲响应数字滤波器的设计所谓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的器件。（DigitalFilter)经典滤波器现代滤波器 无限脉冲响应数字滤波器的设计全通让全部信号通过0 无限脉冲响应数字滤波器的设计带通让某个特定频带信号通过带阻不让某个特定频带信号通过00 无限脉冲响应数字滤波器的设计DF的技术要求：幅频特性相频特性选频滤波器线性相位数字滤波器 无限脉冲响应数字滤波器的设计0 无限脉冲响应数字滤波器的设计 无限脉冲响应数字滤波器的设计DF的设计内容：1.按任务要求确定Filter的性能指标；2.用IIR或FIR系统函数去逼近这一性能要求；3.选择适当的运算结构实现这个系统函数；4.用软件还是用硬件实现。 无限脉冲响应数字滤波器的设计DF的设计方法：IIR-DFFIR-DF一是借助于模拟滤波器的设计方法二是计算机辅助设计，直接在频域或者时域中进行解联立方程一是窗函数法和频率采样法二是计算机辅助设计，如切比雪夫等波纹逼近法 模拟滤波器的设计无限脉冲响应数字滤波器的设计巴特沃斯滤波器切比雪夫滤波器椭圆滤波器贝塞尔滤波器单调下降的幅频特性通带,阻带有波动提高了选择性选择性最好通带内有较好的线性相位特性 无限脉冲响应数字滤波器的设计数字滤波器的设计方法： 无限脉冲响应数字滤波器的设计[例]：例如，一低通DF的指标：在的通带范围，幅度特性下降小于1dB；在的阻带范围，衰减大于15dB；抽样率；试将这一指标转换成ALF的技术指标。[解]：归一化后： 无限脉冲响应数字滤波器的设计利用幅度平方函数确定系统函数系统函数频率响应幅频特性稳定的极点必须落在S平面的左半平面 无限脉冲响应数字滤波器的设计巴特沃斯滤波器设计法幅度平方函数：N为滤波器的阶数是3dB截止频率1.00N=2N=4N=8N越大，幅度下降越快，过渡带越窄 无限脉冲响应数字滤波器的设计巴特沃斯滤波器2N个极点：2N个极点等间隔分布在半径为的圆上，称为巴特沃斯圆，间隔是rad。 无限脉冲响应数字滤波器的设计 无限脉冲响应数字滤波器的设计取S左半平面的N个极点S1,S2,…SN，组成为归一化复变量为归一化频率为归一化极点为归一化传输函数 无限脉冲响应数字滤波器的设计[例]导出三阶巴特沃斯LF的系统函数，设查表6.2.1可得关键是求N 无限脉冲响应数字滤波器的设计关键是求NN影响幅度特性下降速度，由确定N取大于等于N的最小整数 无限脉冲响应数字滤波器的设计1.根据技术指标求出滤波器的阶数N；2.根据公式或查表6.2.1求出归一化极点，得到归一化传输函数；低通巴特沃斯滤波器的设计步骤： 无限脉冲响应数字滤波器的设计3.将归一化传输函数去归一化，得到实际的传输函数；低通巴特沃斯滤波器的设计步骤： 无限脉冲响应数字滤波器的设计0切比雪夫滤波器设计法在通带内是等波纹的，在阻带内是单调的称为切比雪夫I型滤波器0在通带内是单调的，在阻带内是等波纹的称为切比雪夫II型滤波器 无限脉冲响应数字滤波器的设计幅度平方函数：表示通带内幅度波动的程度，值越大，波动幅度愈大切比雪夫滤波器设计法允许的通带波纹已知，可求。 无限脉冲响应数字滤波器的设计N阶切比雪夫多项式切比雪夫滤波器设计法幅度平方函数：关键是求N是通带截止频率是归一化频率 无限脉冲响应数字滤波器的设计关键是求N 无限脉冲响应数字滤波器的设计切比雪夫滤波器设计法幅度平方函数：已知N，，求归一化传输函数 无限脉冲响应数字滤波器的设计低通切比雪夫滤波器的设计步骤：1.根据技术指标求出滤波器的阶数N和； 无限脉冲响应数字滤波器的设计2.求归一化传输函数；低通切比雪夫滤波器的设计步骤：3.将归一化传输函数去归一化，得到实际的传输函数； 无限脉冲响应数字滤波器的设计低通传输函数：归一化频率：归一化拉氏复变量：高通传输函数：归一化频率：归一化拉氏变量：归一化传输函数：归一化传输函数： 00无限脉冲响应数字滤波器的设计低通到高通的频率变换： 无限脉冲响应数字滤波器的设计低通到高通的设计步骤：1.确定高通滤波器的技术指标；2.转换为低通滤波器的技术指标；3.设计归一化低通滤波器G(p)；4.求模拟高通滤波器H(q)，再去归一化； 00无限脉冲响应数字滤波器的设计带通到低通的频率变换： 无限脉冲响应数字滤波器的设计低通函数归一化拉氏复变量高通函数归一化拉氏变量去归一化 无限脉冲响应数字滤波器的设计带通到低通的设计步骤：1.确定带通滤波器的技术指标；2.转换为低通滤波器的技术指标；3.设计归一化低通滤波器G(p)；取小值 无限脉冲响应数字滤波器的设计带通到低通的设计步骤：4.求模拟高通滤波器H(q)，再去归一化； 无限脉冲响应数字滤波器的设计0带阻到低通的频率变换：0 无限脉冲响应数字滤波器的设计低通函数归一化拉氏复变量高通函数归一化拉氏变量去归一化 无限脉冲响应数字滤波器的设计带阻到低通的设计步骤：1.确定带阻滤波器的技术指标；2.转换为低通滤波器的技术指标；3.设计归一化低通滤波器G(p)；取小值 无限脉冲响应数字滤波器的设计带阻到低通的设计步骤：4.求模拟高通滤波器H(q)，再去归一化； 数字滤波器的间接设计法无限脉冲响应数字滤波器的设计脉冲响应不变法设计DLF双线性变换法设计DLF 无限脉冲响应数字滤波器的设计脉冲响应不变法设计DLF单极点，分母多项式的阶次高于分子多项式的阶次周期延拓 无限脉冲响应数字滤波器的设计j00 无限脉冲响应数字滤波器的设计0jIm[Z]Re[Z]j0 无限脉冲响应数字滤波器的设计00 无限脉冲响应数字滤波器的设计修正 无限脉冲响应数字滤波器的设计适合低通、带通滤波器的设计 例：设模拟滤波器的系统函数为用脉冲响应不变法将Ha(s)转换成数字滤波器的H(z)。解： 无限脉冲响应数字滤波器的设计双线性变换法设计DLF脉冲响应不变法的主要缺点是会产生频率混叠现象00 无限脉冲响应数字滤波器的设计1.非线性频率压缩2.S平面转换成Z平面双线性变换不可能产生频率混叠现象 无限脉冲响应数字滤波器的设计双线性变换双线性变换法的主要缺点是两者成非线性正切关系 无限脉冲响应数字滤波器的设计已经将模拟滤波器各系数和经双线性变换法得到的数字滤波器的各系数之间关系列成表格供设计时使用。 无限脉冲响应数字滤波器的设计[例]试分别用脉冲响应不变法和双线性不变法将下式低通模拟滤波器转换成数字滤波器。1.脉冲响应不变法2.双线性变换法 无限脉冲响应数字滤波器的设计总结利用模拟滤波器设计IIR数字低通滤波器的步骤：1.确定数字低通滤波器的技术指标；2.转换成模拟低通滤波器的技术指标；3.按照技术指标设计模拟低通滤波器； 无限脉冲响应数字滤波器的设计4.转换成低通数字滤波器；总结利用模拟滤波器设计IIR数字低通滤波器的步骤：T的选择 无限脉冲响应数字滤波器的设计T的选择对于脉冲响应不变法：数字滤波器的周期为，因此一定满足，故T=1对于双线性变换法：不存在混叠现象，T也可以任选 3.转换成模拟低通滤波器的技术指标；无限脉冲响应数字滤波器的设计总结设计数字高通、带通和带阻滤波器的步骤：1.确定所需类型数字滤波器的技术指标；2.转换成模拟滤波器的技术指标，一般用双线性变换法；4.按照技术指标设计模拟低通滤波器； 无限脉冲响应数字滤波器的设计6.采用双线性变换法转换成所需类型数字滤波器；总结设计数字高通、带通和带阻滤波器的步骤：5.通过频率变换，转换成所需类型的模拟滤波器； 解：（一）用冲激响应不变法设计数字低通滤波器（1）数字低通滤波器的技术指标为：p=0.2rad,p=1dBs=0.3rad,s=15dB（2）模拟低通滤波器的技术指标为：(T=1s)p=0.2rad/s,p=1dBs=0.3rad/s,s=15dB例：设计数字低通滤波器，要求在通带内频率低于0.2rad时，容许幅度误差在1dB；在频率0.3到之间的阻带误差大于15dB。指定模拟滤波器采用Butterworth模拟低通滤波器。试分别用冲激响应不变法和双线性变换法设计滤波器。 （3）设计Butterworth模拟低通滤波器。先计算阶数N及3dB截止频率c。 （4）由N＝6查表，得到归一化传输函数为：去归一化（将p=s/c代入）：（5）由冲激响应不变法将Ha(s)转换成H(z)，得 （二）用双线性变换法设计数字低通滤波器（1）数字低通滤波器的技术指标为：p=0.2rad,p=1dBs=0.3rad,s=15dB（2）模拟低通滤波器的技术指标为：(T=1s)=(2/T)tan(p/2),p=2tan0.1=0.65rad/s,p=1dBs=2tan0.15=1.019rad/s,s=15dB （3）设计Butterworth模拟低通滤波器。先计算阶数N及3dB截止频率c。 （4）由N＝6查表，得到归一化传输函数为：去归一化（将p=s/c代入）：（5）由双线性变换将Ha(s)转换成H(z)。得 数字滤波器的直接设计法无限脉冲响应数字滤波器的设计数字域直接设计IIR滤波器的设计方法，其特点是适合设计任意幅度特性的滤波器。频域幅度平方误差最小法频域零极点累试法时域直接设计IIR数字滤波器 无限脉冲响应数字滤波器的设计频域零极点累试法根据其幅度特性先确定零极点位置，再按照确定的零极点写出其系统函数，画出其幅度特性，并与希望的进行比较，可通过移动零极点位置或增加（减少）零极点，进行多次修正。极点必须位于z平面单位圆内，以保证其因果稳定性；复数零极点必须共轭成对，保证系统函数系数是实的； 无限脉冲响应数字滤波器的设计频域幅度平方误差最小法一种计算机优化的方法，优化的原则是幅度平方误差最小的原则，利用迭代的方式使E达到预定的要求，此时求得的系数一定满足平方误差最小的原则。 无限脉冲响应数字滤波器的设计时域直接设计IIR数字滤波器设计一个单位脉冲响应h(n)，取其一段，使其充分逼近hd(n)，用此原则求解这段的N+M+1系数，用h(n)代替hd(n) 无限脉冲响应数字滤波器的设计j00 狼队小组成员：队长：艾启平调查小组：杨名洋、黄海波、谭里龙、邱超众总结小组：向初计、宋军 一、什么是竞争？竞争（competition）（1）经济学上的竞争：是指经济主体在市场上为实现自身的经济利益和既定目标而不断进行的角逐过程。（2）现代意义的竞争：指的是两方或两方以上的个人和企业或组织在一定范围内为争夺他们所共同需要的对象而展开较量的过程，它包括竞争者、竞争目标、竞争场三大因素。 早在1907年德国法学家罗伯在其著作中对竞争作过这样的解释：竞争是各方通过一定的活动来施展自己的能力，为达到各方共同的目的而各自所作的努力，而且竞争行为仅存在于同类商品的供应之间。综合各家学说，可对竞争赋予一个一般性定义，竞争主要是两个或两个以上的企业在特定的市场上通过提供同类或类似的商品或劳务，为争夺市场地位或顾客而作的较量，并产生优胜劣汰的结果。 二、怎样理解竞争？“上善若水，水利万物而不争”“智者,含蓄其锋芒;成者,不争而善胜”21世纪是个竞争非常激烈的社会，不管是同行业还是异行业，都存在显性或隐性的竞争，例如移动通信与联通通信；中国平安与中国人寿等。——（可可可乐与百事可乐案例） 三、创业应该怎样提高企业竞争力？1、战略2、生态3、管理4、营销 1、战略含义：指企业为发展制定的路线、方针和政策，具有指导性、全局性、长远性、竞争性、系统性、风险性的特点。实施：（1）分析机会（2）确定手段（为适应更好的发展，进行优势转化而使用的方法）（3）确实实施（抓住机会实现目标）（4）达到目的。 3、管理从管理的协调作用方面来说，管理是协调人力、物力、财力以达到组织的目标。从管理作为一个过程的作用来说，管理是计划、组织、领导、控制。管理创新是提高企业核心竞争力的根本。 4、营销沃尔玛顾客服务原则：第一条，顾客永远是对的。第二条，如果对此有疑义，请参照第一条执行。陈安之：“卖产品不如卖自己”；推销员推销自己比推销产品更重要。 谢谢观赏'