數(shù)字信號處理

第八章時域離散系統(tǒng)的實現(xiàn)作業(yè)3；5；6；7；12；13（5）；15；本章內(nèi)容理解數(shù)字濾波器結(jié)構(gòu)的表示方法掌握IIR濾波器的基本結(jié)構(gòu)掌握FIR濾波器的直接型、級聯(lián)型、線性相位結(jié)構(gòu)，理解頻率抽樣型結(jié)構(gòu)8.1引言時域離散系統(tǒng)的實現(xiàn)方式軟件實現(xiàn)硬件實現(xiàn)數(shù)字濾波器的表示方法數(shù)字濾波器的系統(tǒng)函數(shù)：常系數(shù)線性差分方程:均由延遲、乘法、加法實現(xiàn)濾波器的運算結(jié)構(gòu)或網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)計算誤差(有限字長效應(yīng))計算復雜度(乘法\加法\取存次數(shù)\兩數(shù)比較次數(shù))存儲量(輸入\輸出\系統(tǒng)參數(shù)\中間計算結(jié)果)計算速度基本運算單元加法器常數(shù)乘法器單位延時基本運算單元方框圖流圖

x(n)b0b0x(n)y(n)二階數(shù)字濾波器方框圖二階數(shù)字濾波器方框圖結(jié)構(gòu)流圖結(jié)構(gòu)流圖結(jié)構(gòu)節(jié)點源節(jié)點支路阱節(jié)點網(wǎng)絡(luò)節(jié)點分支節(jié)點輸入支路相加器節(jié)點的值=所有輸入支路的值之和輸出支路支路的值=支路起點處的節(jié)點值傳輸系數(shù)FI槍R阻數(shù)論字濾濟波器代特點FI斧R數(shù)蓮字濾統(tǒng)波器側(cè)的特稅點：系統(tǒng)宰函數(shù)糊：差分脈方程N-熔1階鼠濾波已器，辱N為印濾波鑄器的醋長度有N攏-1址個零艇點分伶布于挪z平疲面，向z=假0處免是央N-敞1階妹極點辰，系統(tǒng)欣的單條位抽祖樣響食應(yīng)很h(勸n)像有限潛長，扇設(shè)N刪點系統(tǒng)劃函數(shù)忘H(食z)嚷在歷處鄭收斂頓，有薯限z添平面允只有渴零點柱，全改部極說點在皺z芹=存0夜處役（因柔果系仿統(tǒng)）無輸騾出到熟輸入餅的反們饋，錦一般貢為非略遞歸示型結(jié)貨構(gòu)FI狡R數(shù)白字濾殿波器嗽的網(wǎng)布絡(luò)結(jié)這構(gòu)直接冶型結(jié)馳構(gòu)級聯(lián)奸型結(jié)薄構(gòu)線性侍相位棉型結(jié)衛(wèi)構(gòu)頻率輩取樣痰型結(jié)嫂構(gòu)快速碗卷積麥法1生FI盤R乘數(shù)鹿字濾宅波器撿的直接呈型結(jié)烏構(gòu)直接擊型結(jié)巡壽構(gòu)（溪卷積沾型、兄橫截紙型）特點單位罵延時很器串振聯(lián)，良有抽且頭，半稱為您延時辱線12312132．跳FI退R鉤數(shù)水字濾丙波器調(diào)的級聯(lián)票型結(jié)仇構(gòu)將H貿(mào)(z還)分缸解成實系易數(shù)二蕉階因斧式的乘徒積形雅式，共軛船成對戴零點斷放在帆一起:每一號個二漫階因有式用秩直接梯型結(jié)棗構(gòu)表慣示，采然后陰把所帖有直四接型健結(jié)構(gòu)級聯(lián)春起來1234562．鋸FI銀R揭數(shù)楊字濾下波器歲的級析聯(lián)型歉結(jié)構(gòu)能（2低）級聯(lián)累型的葉特點每個筐基本吵節(jié)控宅制一饞對零彈點，勵便于控制濾波闖器的平傳輸零點系數(shù)玻比直傘接型遷多，喂所需膊的乘法粥運算撲多例P低21番7FI雁R濾犯波器善單位給抽樣慌響應(yīng)茶h(后n)節(jié)為實壘數(shù)，謎且滿溉足：第一顛類偶大對稱侵：第二治類奇啦對稱泡：對稱罷中心欠在養(yǎng)(N可-1賴)艦/禮2處蜻，這吐種F薦IR致濾波廁器具程有嚴刊格線爹性相垃位。3．森線性徹相位頌FI鞏R濾鍵波器掏的結(jié)號構(gòu)N為奇育數(shù)時+雁第一董類膜-眾第二持類h(n)偶晌對稱藏，取飯“+吸”h(n)奇靠對稱賢，取燃“死”，饞且012(N以-1惕)/駝2-結(jié)1001122cccN為顆偶數(shù)癥時4．板頻率芝采樣晉型N個掩頻率縱抽樣尚H(旺k)牽恢復撤H(蒸z)配的內(nèi)堅插公童式：子系統(tǒng)：是N階單封位延映時的恒梳狀賣濾波礙器在單錦位圓嬸上有N個等啊間隔近角度絡(luò)的零斤點：頻率肅響應(yīng)嚷：與第k個零點相抵消，使該頻率處的頻率響應(yīng)等于H(k)單位圓上有一個極點：一階網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)：頻率撐抽樣舌型結(jié)濟構(gòu)的嶄優(yōu)缺佳點調(diào)整繡H(熄k)購就可鏟以有藏效地守調(diào)整蓄頻響蠟特性若h線(n糧)長罵度相凱同，迎則網(wǎng)限絡(luò)結(jié)芝構(gòu)完呼全相怎同，惱除了上各支桐路增撓益H晝(k養(yǎng))，狹便于疑標準鎖化、壟模塊乏化系數(shù)施多為帽復數(shù)播，增榮加了齡復數(shù)吊乘法寧和存度儲量有限笛字長術(shù)效應(yīng)始可能系導致伐零極赤點不刃能完絡(luò)全對好消，泉導致宴系統(tǒng)默不穩(wěn)探定頻率舊抽樣能結(jié)構(gòu)助的修稱正（奔1）問題在有耳限字訊長情勞況下題，系循數(shù)量建化后極點勝不能遙和零茶點抵消老，使相FI貞R系獲統(tǒng)不穩(wěn)琴定。解決舟方案將零鐮、極拋點移僑至半徑則為r犁的圓組上：頻率餓抽樣才結(jié)構(gòu)柄的修鴿正（地2）H(賀k)捧和和是屯復數(shù)闖，需紀要用彩復數(shù)法乘法爸器，弟硬件蜂實現(xiàn)響不方寇便的分翼布,徹等間薄隔采迎樣，音關(guān)于廢N/坐2共兔軛對剃稱由對稱性：將第吩k個軟和第論(N緣瑞-k漢)個把諧振退器合掀并成藥一個莊實系藏數(shù)的州二階舞網(wǎng)絡(luò)邪：當N飽為偶需數(shù)時鼻，還降有一炮對實唐數(shù)根N為靠奇數(shù)其中擔的一適階、鞋二階話網(wǎng)絡(luò)爆結(jié)構(gòu)例：穿設(shè)計闊一M階實榜系數(shù)西FI籍R，選已知H[0蠻]=割1，H[1鑼]=失1，廢畫出縫其頻關(guān)率取退樣型石結(jié)構(gòu)賠。解：更頻率融抽樣付點數(shù)N=M+1由H[N-1]概=H[1待]=牢1，和實系嶄數(shù)頻析率取漸樣型巖結(jié)構(gòu)冶流圖優(yōu)點偏：1戴.H[m]零催點較夸多時柔，實懷現(xiàn)較協(xié)為簡愿單。2.反可漂以構(gòu)稼成濾聰波器拴組，哀實現(xiàn)陵信號場的頻多譜分用析?？焖俪本矸e劑法單位碼脈沖隊響應(yīng)旋h(牌n)檢是有譯限長春序列化，長們度為染N；鬼當輸牛入信飲號為妨有限東長序奪列，腰長度巨為M像,則蹄有如輸研入序甚列為無限煮長序前列，可渣用重纏疊保鄰留法當N條，M攔中夠向大時編，比滾直接遙計算畫線性但卷積掙快多古了。8.送3涼I伍IR源數(shù)字質(zhì)濾波提器的膊基本環(huán)結(jié)構(gòu)II繪R數(shù)建字濾嫁波器垂的特逃點：系統(tǒng)灰的單攻位脈膨沖響車應(yīng)挎h(笑n)報無限任長系統(tǒng)晝函數(shù)H(z)豪有極雞點存在渠輸出變到輸滲入的拍反饋龜，遞戶歸型州結(jié)構(gòu)II割R數(shù)貌字濾枝波器蘿的基齒本結(jié)級構(gòu)直接槍型結(jié)吃構(gòu)直接嫁I型、直接侮II油型（正很準型森、典寶范型渠）。級聯(lián)的型結(jié)爺構(gòu)并聯(lián)拔型結(jié)父構(gòu)1父I站IR臂數(shù)字螞濾波況器的曉直接軟型結(jié)及構(gòu)直接欲I欣型件結(jié)構(gòu)設(shè)M=N分子若多項孟式?jīng)Q私定前視向通弊路，向分母扭多項飛式?jīng)Q蘭定反昂饋通紡路此結(jié)眨構(gòu)的顯特點隨為：(1搜)兩占個網(wǎng)掉絡(luò)級答聯(lián)：病第一鞏個橫央向結(jié)賊構(gòu)M節(jié)延問延時眠網(wǎng)絡(luò)料實現(xiàn)高零點庭，第混二個扮有反蝦饋的誕N節(jié)蝕延時捎網(wǎng)絡(luò)各實現(xiàn)榆極點賺。(2決)共扣需(質(zhì)N+感M)過級延例時單屠元(3筆)系宮數(shù)a肺i,走bi殿不是貌直接弓決定搏單個杯零極放點，忙因而跌不能法很好俱地進聞行濾旋波器致性能酒控制伍。(4艦)極魄點對袍系數(shù)倚的變恢化過疑于靈靠敏，能從而椒使系紀統(tǒng)頻腫率響崗應(yīng)對移系統(tǒng)濁變化純過于吹靈敏踏，也奴就是連對有稿限精繼度（攤有限收字長瓣）運持算過喝于靈教敏，賤容易舟出現(xiàn)賴不穩(wěn)劑定或乎產(chǎn)生疤較大闖誤差裁。從上洪面直袍接型混結(jié)構(gòu)新的兩禁部分攤看成匪兩個孤獨立升的網(wǎng)編絡(luò)（巾即兩兇個子坐系統(tǒng)莫）。原理獲：一個慣線性峽時不從變系傾統(tǒng)，些若交故換其描級聯(lián)們子系循統(tǒng)的繩次序捐，系昌統(tǒng)函正數(shù)不艷變。把遭此原參理應(yīng)熱用于趟直接諷I型結(jié)混構(gòu)。散即：（1鵲）交換兩個蹈級聯(lián)蜻網(wǎng)絡(luò)洋的次序（2距）合并兩個伍具有竹相同溪輸入壓的延時愉支路。得到孝另一叮種結(jié)剃構(gòu)即唇直接伶II裝型。直接餐I外I厚型蛇結(jié)構(gòu)交換禽兩個廣級聯(lián)膨網(wǎng)絡(luò)袖次序M+園N+壁1次甘乘法罩；M盡+N元次加灘法；掉延時極單元胞數(shù)為柏M、起N中獸的最倍大值登。分子糟多項軋式?jīng)Q壁定前蔑向通碗路,宰分母撥多項橫式?jīng)Q畝定反許饋回緊路II侄R數(shù)哲字濾跳波器放的直夜接型凱結(jié)構(gòu)嫁優(yōu)缺攝點改變口某一晴個{嬸ak}將瀉影響乏所有株的極券點改變養(yǎng)某一周個{捕bk}將寬影響康所有賤的零涌點系數(shù)杰，穴對濾原波器郊的性羅能控萬制作酸用不拆明顯樓，參包數(shù)調(diào)送整麻俯煩極點圍對對幻玉有限逗字長疫效應(yīng)霜太敏靈感，貓易出珠現(xiàn)不槍穩(wěn)定穿或較牢大誤引差優(yōu)點枝：簡侮單直竹觀2、橫級聯(lián)梯型網(wǎng)剪絡(luò)結(jié)濟構(gòu)將系尋統(tǒng)函糕數(shù)按屋零極柜點因牽式分休解,管形成峽連乘辛形式文.共軛軋成對煙的零趁(極留)點放在尊一起矩,構(gòu)梯成二須階因柏式.實數(shù)肝零(亮極)料點構(gòu)成辣一階炒因式橫.盡量頑使二爹階因些式放廣在一起,詢構(gòu)成頂二階維網(wǎng)絡(luò)一階運因式從放在決一起烤,構(gòu)成靜一階銹網(wǎng)絡(luò).2、查II胳R數(shù)凡字濾鉗波器棋的級料聯(lián)型迷結(jié)構(gòu)將濾言波器并系統(tǒng)留函數(shù)H(z)的鋸分子苗和分旋母分多解為關(guān)一階印和二紙階實亡系數(shù)廊因子孤之積剛的形展式畫出笨各二泉階基柱本網(wǎng)工絡(luò)的直接淡型結(jié)棵構(gòu)，再衣將它密們級密聯(lián)。二階安網(wǎng)絡(luò)級聯(lián)嫁型結(jié)西構(gòu)信字號流安圖基于雁直接詳II秒型的級聯(lián)州型結(jié)搖構(gòu)II怠R數(shù)暗字濾美波器察的級悉聯(lián)型行結(jié)構(gòu)野優(yōu)點1.益每一晌個基冊本網(wǎng)哥絡(luò)系壓數(shù)變搖化只棗影響王該子離系統(tǒng)布的零紡極點一階蜜網(wǎng)絡(luò)哄決定波一個跳零點賣和一胸個極挨點；二階魯網(wǎng)路侮決定旅一對訴共軛嶼零點蝴（或后一個另實數(shù)瀉極點撒）和蓮一對和共軛腰極點(方便您調(diào)整咽零極廚點位擁置,便于崗調(diào)整瓜濾波受器頻倚率響阿應(yīng)性刑能)2.蜘對倘系數(shù)亂變化創(chuàng)的敏攤感度嚷小，后受有攤限字昏長的損影響買比直緒接型廟低,折累積制誤差抖較小3．洗具有臥最少酒的存餅儲器3、叫II衣R數(shù)意字濾央波器錦的并點聯(lián)型移結(jié)構(gòu)將濾窮波器灰系統(tǒng)惰函數(shù)隊H(大z)挽展開成部精分分什式之那和，每語部分貢可用一個泥一階崇或二煌階網(wǎng)腸絡(luò)實憶現(xiàn)畫出卵各一痰、二汁階基獨本網(wǎng)棉絡(luò)的直接丘型結(jié)拳構(gòu)，再格將它饑們并惰聯(lián)。基于金直接勤II魂型的并聯(lián)疲型結(jié)濃構(gòu)1-z]