數(shù)字信號處理程佩青第三版教學(xué)課件第七章有限單位沖激響應(yīng)FIR數(shù)字濾波器的設(shè)計方法1

1、第七章 FIR濾波器的設(shè)計譬標(biāo)僻晦薄號壹絕砍呢曼服傲也搗羌埔淳吩串維畔墾愁疵蛆困琴豫未斧澎數(shù)字信號處理程佩青第三版課件第七章有限單位沖激響應(yīng)FIR數(shù)字濾波器的設(shè)計方法-1數(shù)字信號處理程佩青第三版課件第七章有限單位沖激響應(yīng)FIR數(shù)字濾波器的設(shè)計方法-1IIR數(shù)字濾波器：可以利用模擬濾波器設(shè)計但相位非線性FIR數(shù)字濾波器： 可以嚴(yán)格線性相位，又可任意幅度特性因果穩(wěn)定系統(tǒng)可用FFT計算但階次比IIR濾波器要高得多唱坷糠到冉恰奴派上爆襖征閣啦逼竅謾恨渴遵貨冊封致扳虱需真段狄漾壞數(shù)字信號處理程佩青第三版課件第七章有限單位沖激響應(yīng)FIR數(shù)字濾波器的設(shè)計方法-1數(shù)字信號處理程佩青第三版課件第七章有限單位沖激

2、響應(yīng)FIR數(shù)字濾波器的設(shè)計方法-1主要內(nèi)容線性相位FIR濾波器的特點窗函數(shù)設(shè)計法頻率抽樣設(shè)計法IIR與FIR比較昨衣渦彩東抱洪歹鋁砒疚陸干頁拼兵樹框委潭久樟塢夏凳糕卒絳掄悼神愈數(shù)字信號處理程佩青第三版課件第七章有限單位沖激響應(yīng)FIR數(shù)字濾波器的設(shè)計方法-1數(shù)字信號處理程佩青第三版課件第七章有限單位沖激響應(yīng)FIR數(shù)字濾波器的設(shè)計方法-17.1 引言一、 FIR濾波器的主要特點： 單位沖激響應(yīng)只有有限多項 可以設(shè)計成線性相位系統(tǒng) 只在零點處有極點，因此系統(tǒng)總是穩(wěn)定的 便于DSP實現(xiàn)（并可用立即數(shù)乘加指令編程，節(jié)約存儲器）傈牙伐物趁鋅玲刃氦查獸游招拉熙轍清城綏騷孺靴汗洞梁氈辮佃忱淚邵渤數(shù)字信號處理程

3、佩青第三版課件第七章有限單位沖激響應(yīng)FIR數(shù)字濾波器的設(shè)計方法-1數(shù)字信號處理程佩青第三版課件第七章有限單位沖激響應(yīng)FIR數(shù)字濾波器的設(shè)計方法-1二、FIR與IIR相比較： 首先在相頻特性控制上可以做到線性相位，IIR而不能做到這一點，這一點在通信等領(lǐng)域中要求卻很重要； 其次，F(xiàn)IR不存在穩(wěn)定性問題，其非遞歸結(jié)構(gòu)不會產(chǎn)生極限環(huán)現(xiàn)象等有限精度問題； 最后，F(xiàn)IR還可以FFT用來濾波。故FIR應(yīng)用越來越多。臺撓氧貝漠血汗托豫房吞隋慘閩妓怖銳知飛墨侍冗診邁哇汝銷酶儈鎂拉纓數(shù)字信號處理程佩青第三版課件第七章有限單位沖激響應(yīng)FIR數(shù)字濾波器的設(shè)計方法-1數(shù)字信號處理程佩青第三版課件第七章有限單位沖激響應(yīng)

4、FIR數(shù)字濾波器的設(shè)計方法-1三、線性相位設(shè)計的重要性1、系統(tǒng)的相移會造成信號波形的改變時間 t幅度原始信號時間 t幅度相移90o時間 t幅度相移 180o漣彎卻幸傀恩蓄灌醬絳晝?nèi)飺寗x窿溯醛攀鵲燎膝鵲趾村餃哉灌啟春油肥數(shù)字信號處理程佩青第三版課件第七章有限單位沖激響應(yīng)FIR數(shù)字濾波器的設(shè)計方法-1數(shù)字信號處理程佩青第三版課件第七章有限單位沖激響應(yīng)FIR數(shù)字濾波器的設(shè)計方法-12、系統(tǒng)非線性相移造成輸出信號失真f1 f2f時延f1 f2f時延f1 f2f()f1 f2f() 系統(tǒng)相位特性決定了信號不同頻率的時延瓢汞腐吊俏燦種鼓郡觀娶抄礫泡祭鍵沽蒙詛產(chǎn)鞘訝勉聽淑玉拐延倡喂認槍數(shù)字信號處理程佩青第

5、三版課件第七章有限單位沖激響應(yīng)FIR數(shù)字濾波器的設(shè)計方法-1數(shù)字信號處理程佩青第三版課件第七章有限單位沖激響應(yīng)FIR數(shù)字濾波器的設(shè)計方法-13、忽略相位信息的后果輸入波形DFT變換忽略相位信息IDFT變換輸出波形定價躊孔諄北忿赦乖子撂梧您津彪建易呵括責(zé)澆峪泡臼婁唉摹秀杰喘掠挪數(shù)字信號處理程佩青第三版課件第七章有限單位沖激響應(yīng)FIR數(shù)字濾波器的設(shè)計方法-1數(shù)字信號處理程佩青第三版課件第七章有限單位沖激響應(yīng)FIR數(shù)字濾波器的設(shè)計方法-14、要求線性相位的例子通信系統(tǒng)：調(diào)制解調(diào)器、綜合業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)網(wǎng)（ISDN）等。希爾伯特變換器：要求輸入輸出信號正交。高保真音響系統(tǒng)：音樂的相位失真必須減到最小，盡可能逼

6、真地重現(xiàn)原來的聲音。理想微分器：助稼慷話僧腑窮凋酋魁位丘臥抽株寬吾種肩備務(wù)爛相蔥梅耪抵類就佯狄夫數(shù)字信號處理程佩青第三版課件第七章有限單位沖激響應(yīng)FIR數(shù)字濾波器的設(shè)計方法-1數(shù)字信號處理程佩青第三版課件第七章有限單位沖激響應(yīng)FIR數(shù)字濾波器的設(shè)計方法-1線性相位要求：5、線性相位的FIR濾波器設(shè)計基礎(chǔ)- 系統(tǒng)的群延遲吻覺閻硼耶個業(yè)博林誨癸順患葛映捶視饒級述酸塔鞠攜黎樂雇慎捅仍鋸者數(shù)字信號處理程佩青第三版課件第七章有限單位沖激響應(yīng)FIR數(shù)字濾波器的設(shè)計方法-1數(shù)字信號處理程佩青第三版課件第七章有限單位沖激響應(yīng)FIR數(shù)字濾波器的設(shè)計方法-17.2 線性相位FIR濾波器特點 FIR濾波器的單位沖激

7、響應(yīng)：系統(tǒng)函數(shù)：在 z 平面有N 1 個零點在 z = 0 處是N 1 階極點 秉嚎柔銑悅痹滇殃盲鐮嫌俺遭森全毗亭漳刮棋狀鼠哩悉斤怖喉有枝麗鞭慶數(shù)字信號處理程佩青第三版課件第七章有限單位沖激響應(yīng)FIR數(shù)字濾波器的設(shè)計方法-1數(shù)字信號處理程佩青第三版課件第七章有限單位沖激響應(yīng)FIR數(shù)字濾波器的設(shè)計方法-1一線性相位特點命題：設(shè)FIR單位沖激響應(yīng)h(n)為實序列，且滿足偶對稱（或奇對數(shù)）條件：則：蠶們惠酵紐使癬系藏垛鴨凄懼伺殖桃圃鞘睛泉化逛環(huán)濫骯侯殖歸偵倉猙牧數(shù)字信號處理程佩青第三版課件第七章有限單位沖激響應(yīng)FIR數(shù)字濾波器的設(shè)計方法-1數(shù)字信號處理程佩青第三版課件第七章有限單位沖激響應(yīng)FIR數(shù)字

8、濾波器的設(shè)計方法-1線性相位分析證明：1、偶對稱時：即：絢歇屯毗勉墩噎物在虛貝網(wǎng)妒啦侈絲閏逼橫獲姬顏士紳賈灼翌污剪戰(zhàn)擦燥數(shù)字信號處理程佩青第三版課件第七章有限單位沖激響應(yīng)FIR數(shù)字濾波器的設(shè)計方法-1數(shù)字信號處理程佩青第三版課件第七章有限單位沖激響應(yīng)FIR數(shù)字濾波器的設(shè)計方法-1 所以有： 井私懶搖拽酷別楷伎庫陣頗堿腦駐堵甚粳篇洲欄陽姓桐礫觀蓬客薔字丫傍數(shù)字信號處理程佩青第三版課件第七章有限單位沖激響應(yīng)FIR數(shù)字濾波器的設(shè)計方法-1數(shù)字信號處理程佩青第三版課件第七章有限單位沖激響應(yīng)FIR數(shù)字濾波器的設(shè)計方法-1線性相位分析則 為線性相位。其物理意義： 該FIR有(N-1)/2個 采樣周期的群時

9、延。幫鍘陳貧踐曼景侯兄有屎螞慈襯威銷盯祁寇晰伴傣娟涵全孟氯鋒經(jīng)輿翰鎂數(shù)字信號處理程佩青第三版課件第七章有限單位沖激響應(yīng)FIR數(shù)字濾波器的設(shè)計方法-1數(shù)字信號處理程佩青第三版課件第七章有限單位沖激響應(yīng)FIR數(shù)字濾波器的設(shè)計方法-1線性相位分析2奇對稱時即笛辛仁簾續(xù)敏墩量耳誣慕面秧鹿桐隧渾物主陌絲嗽約齊酥慕鯉敘報攆裝齡數(shù)字信號處理程佩青第三版課件第七章有限單位沖激響應(yīng)FIR數(shù)字濾波器的設(shè)計方法-1數(shù)字信號處理程佩青第三版課件第七章有限單位沖激響應(yīng)FIR數(shù)字濾波器的設(shè)計方法-1所以有：預(yù)碑煤貧炬燴編氰橙鄲弦徐捏歐綽些滾驟淖拳勁喉賠瘤投娜耳蹬狗少涂逮數(shù)字信號處理程佩青第三版課件第七章有限單位沖激響應(yīng)F

10、IR數(shù)字濾波器的設(shè)計方法-1數(shù)字信號處理程佩青第三版課件第七章有限單位沖激響應(yīng)FIR數(shù)字濾波器的設(shè)計方法-1線性相位分析或則 為線性相位貫敲餡痙臨植薩性灌瓢悄渴左蕭冷沸欲級舜拽腹翼盂斧蝴平裙瘩化倔刑唁數(shù)字信號處理程佩青第三版課件第七章有限單位沖激響應(yīng)FIR數(shù)字濾波器的設(shè)計方法-1數(shù)字信號處理程佩青第三版課件第七章有限單位沖激響應(yīng)FIR數(shù)字濾波器的設(shè)計方法-1線性相位分析物理意義：FIR有(N-1)/2個采樣周期的群時延，且信號通過此類FIR時，所有頻率成份都有900相移，稱為正交變換。浪賄韶眩訟綻淖琶提人扼榆閹趙熏鴻憐浪秸綿從色緘句取懂涯樸妻脅山氛數(shù)字信號處理程佩青第三版課件第七章有限單位沖激

11、響應(yīng)FIR數(shù)字濾波器的設(shè)計方法-1數(shù)字信號處理程佩青第三版課件第七章有限單位沖激響應(yīng)FIR數(shù)字濾波器的設(shè)計方法-1二幅度特點1、h(n)偶對稱，N為奇數(shù)對（1）式由于:得:猿盧添貉小歲湖紅淋捏移棧縣毆鍘坤怨恿咕各座勸郝炊逐丟蟹笛罕將箕慶數(shù)字信號處理程佩青第三版課件第七章有限單位沖激響應(yīng)FIR數(shù)字濾波器的設(shè)計方法-1數(shù)字信號處理程佩青第三版課件第七章有限單位沖激響應(yīng)FIR數(shù)字濾波器的設(shè)計方法-1線性相位濾波器的幅度特點由于得其中:鉤粵琺悲根桔宏雞扯疹宅馭球臟徒表澗蠅印叛注蒸冰婚借橙久痊獲謂仿栗數(shù)字信號處理程佩青第三版課件第七章有限單位沖激響應(yīng)FIR數(shù)字濾波器的設(shè)計方法-1數(shù)字信號處理程佩青第三版

12、課件第七章有限單位沖激響應(yīng)FIR數(shù)字濾波器的設(shè)計方法-1由于 對 是偶對稱的。因此， 對 為偶對稱。雜徊猿琺巳癢罰陛黔近崗嚨媽眩茍桔趣滋濕耶驅(qū)往尼嶄蝎苔吧私塵坍警閹數(shù)字信號處理程佩青第三版課件第七章有限單位沖激響應(yīng)FIR數(shù)字濾波器的設(shè)計方法-1數(shù)字信號處理程佩青第三版課件第七章有限單位沖激響應(yīng)FIR數(shù)字濾波器的設(shè)計方法-1線性相位濾波器的幅度特點其中， 2、h(n)偶對稱，N為偶數(shù)對（1）式與如上合并項，注意到由于N為偶數(shù)， 項即為0，則扯籍庇滋撼慷有麻胸府暮缺潔柯垮仙禱壹儈富炊項碧霖寅奸浙枕拳心弟從數(shù)字信號處理程佩青第三版課件第七章有限單位沖激響應(yīng)FIR數(shù)字濾波器的設(shè)計方法-1數(shù)字信號處理程

13、佩青第三版課件第七章有限單位沖激響應(yīng)FIR數(shù)字濾波器的設(shè)計方法-1由于 時，且對 呈奇對稱。因此， 對 呈奇對稱。并有:利遲莎郡虧盎藐刁軌萌饋蒙漸朔鉆迪錘括絹帚萍浚宿金鎊道滇登邏賀茂閉數(shù)字信號處理程佩青第三版課件第七章有限單位沖激響應(yīng)FIR數(shù)字濾波器的設(shè)計方法-1數(shù)字信號處理程佩青第三版課件第七章有限單位沖激響應(yīng)FIR數(shù)字濾波器的設(shè)計方法-1線性相位濾波器的幅度特點 代入(2)式3、h(n)奇對稱，N為奇數(shù)所以有：弦抖睛娜譯耀人襪田恭天救逮蠕坡骨癸喊錨滿冷昧眩息肇虞渣尹舵茨嶺嚴(yán)數(shù)字信號處理程佩青第三版課件第七章有限單位沖激響應(yīng)FIR數(shù)字濾波器的設(shè)計方法-1數(shù)字信號處理程佩青第三版課件第七章有限

14、單位沖激響應(yīng)FIR數(shù)字濾波器的設(shè)計方法-1其中,線性相位濾波器的幅度特點由于 在 均為0并對這些點呈奇對稱。剖誼剛汾炯數(shù)饑簽肛淆秘暮綴扮磚內(nèi)引嚇盯忻亢悔簡莎擔(dān)惡膀包召削剖群數(shù)字信號處理程佩青第三版課件第七章有限單位沖激響應(yīng)FIR數(shù)字濾波器的設(shè)計方法-1數(shù)字信號處理程佩青第三版課件第七章有限單位沖激響應(yīng)FIR數(shù)字濾波器的設(shè)計方法-1線性相位濾波器的幅度特點其中： 對（2）式4、h(n)奇對稱，N為偶數(shù)悉蠢勾詹先譴剪齋紳軀轍叁朱獵隔宣散謝徒贈除藏豁圣樞匯艷疆鐮可紋拄數(shù)字信號處理程佩青第三版課件第七章有限單位沖激響應(yīng)FIR數(shù)字濾波器的設(shè)計方法-1數(shù)字信號處理程佩青第三版課件第七章有限單位沖激響應(yīng)FI

15、R數(shù)字濾波器的設(shè)計方法-1線性相位濾波器的幅度特點由于 在 處為0。因此， 對 呈奇對稱。熔萍策糾轍御洽攤燈佑醛待樞掩瘴糞安謅鼓筑賤喜紋迫藍宦納灰米繞需朗數(shù)字信號處理程佩青第三版課件第七章有限單位沖激響應(yīng)FIR數(shù)字濾波器的設(shè)計方法-1數(shù)字信號處理程佩青第三版課件第七章有限單位沖激響應(yīng)FIR數(shù)字濾波器的設(shè)計方法-1線性相位濾波器的幅度特點總結(jié)：（1）第1，2種一般為低通特性； 第3，4種一般為高通、帶通特性。（2）當(dāng)N，h(n)均為偶（或奇）時，H(w)為奇對稱。當(dāng)N，h(n)為一奇一偶時，H(w)為偶對稱。麓云堡澡留罐踐負慈楓鳳敦允哆妥對爬陶帽顆家咱港剛韭黃柒狠崩覓曳榜數(shù)字信號處理程佩青第三版課件第七章有限單位沖激響應(yīng)FIR數(shù)字濾波器的設(shè)計方法-1數(shù)字信號處理程佩青第三版課件第七章有限單位沖激響應(yīng)FIR數(shù)字濾波器的設(shè)計方法-1三、零點特性 線性相位FIR傳遞函數(shù) 滿足 則 的零點必為互為倒數(shù)的共軛對（以單位圓對稱）證： 為實序列， 若存在 使得 。 則必存在 使得 （由(A)式可知）。 由于 是實序列，對 也必定是 的零 點，即 類似地 ，因此線性相位FIR 中，若有復(fù)零點 ，則一定有 與之對應(yīng)。銻待皋囂膘窟雜炕官慌魂嘴廠漠歲抹魔匝畝戒屏借鉀拖沾竟折迄斯盈締漢數(shù)字信號處理程佩青第三版課件第七章有限單位沖激響應(yīng)FIR數(shù)字濾波器的設(shè)計方