《數(shù)字濾波器概述》PPT課件

一、什么是數(shù)字濾波器,顧名思義：其作用是對輸入信號起到濾波的作用；即DF是由差分方程描述的一類特殊的離散時間系統(tǒng)。,功能：把輸入序列通過一定的運算變換成輸出序列。不同的運算處理方法決定了濾波器的實現(xiàn)結(jié)構(gòu)的不同。,第一節(jié)數(shù)字濾波器概述,二、數(shù)字濾波器的工作原理,設(shè)：x(n)是系統(tǒng)的輸入，X(ej)是其傅立葉變換；y(n)是系統(tǒng)的輸出，Y(ej)是其傅立葉變換；則：,LTI系統(tǒng)的輸出為：,三、數(shù)字濾波器表示方法,表示方法：方框圖表示法、流圖表示法,三種運算：相加、乘以常數(shù)、延時,基本運算單元：加法器、單位延時、乘常數(shù)的乘法器。,1、方框圖、流圖表示法,例：二階數(shù)字濾波器：,其方框圖及流圖結(jié)構(gòu)如下：,說明：可通過流圖或方框圖看出系統(tǒng)的運算步驟和運算結(jié)構(gòu)。以后我們用流圖來分析數(shù)字濾波器結(jié)構(gòu)。,四、數(shù)字濾波器的分類,濾波器的種類很多，分類方法也不同。,1、從功能上分；低通、帶通、高通、帶阻。,2、從實現(xiàn)方法上分：FIR、IIR,3、從設(shè)計方法上來分：Butterworth（巴特沃斯）、Chebyshev(切比雪夫）、Ellips（橢圓）等。,4、從處理信號分：經(jīng)典濾波器、現(xiàn)代濾波器,1、經(jīng)典濾波器,假定輸入信號x(n)中的有用成分和希望去除的成分，各自占有不同的頻帶。,當x(n)經(jīng)過一個線性系統(tǒng)（即濾波器）后即可將欲去除的成分有效地去除。,如果信號和噪聲的頻譜相互重疊，那么經(jīng)典濾波器將無能為力，此時可以設(shè)計現(xiàn)代濾波器來解決。,2、現(xiàn)代濾波器,它主要研究內(nèi)容是從含有噪聲的數(shù)據(jù)記錄（又稱時間序列）中估計出信號的某些特征或信號本身。一旦信號被估計出，那么估計出的信號將比原信號會有高的信噪比。,現(xiàn)代濾波器把信號和噪聲都視為隨機信號，利用它們的統(tǒng)計特征（如自相關(guān)函數(shù)、功率譜等）導(dǎo)出一套最佳估值算法，然后用硬件或軟件予以實現(xiàn)。,現(xiàn)代濾波器理論源于維納在40年代及其以后的工作，這一類濾波器的代表為維納濾波器，此外，還有卡爾曼濾波器、線性預(yù)測器、自適應(yīng)濾波器。,注：本課程主要講經(jīng)典濾波器,3、模擬濾波器和數(shù)字濾波器,經(jīng)典濾波器從功能上分又可分為：,1、低通濾波器（LPAF/LPDF)(Lowpassanalogfilter/Lowpassdigitalfilter),2、高通濾波器（HPAF/HPDF)(Highpassanalogfilter/Highpassdigitalfilter),3、帶通濾波器（BPAF/BPDF)(Bandpassanalogfilter/Bandpassdigitalfilter),4、帶阻濾波器（BSAF/BSDF)(Bandstopanalogfilter/Bandstopdigitalfilter),4、模擬濾波器的理想幅頻特性,5、數(shù)字濾波器的理想幅頻特性,五、研究數(shù)字濾波器結(jié)構(gòu)意義,濾波器的基本特性（如有限長沖激響應(yīng)FIR與無限長沖激響應(yīng)IIR）決定了結(jié)構(gòu)上有不同的特點。,不同結(jié)構(gòu)所需的存儲單元及乘法次數(shù)不同，前者影響復(fù)雜性，后者影響運算速度。,有限精