数字信号处理第六章介绍
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第六章数字滤波器结构6、1:级联得实现num = input('分子系数向量 = ');den = input('分母系数向量 = ');[z,p,k] = tf2zp(num,den);sos = zp2sos(z,p,k)Q6、1使用程序P6、1,生成如下有限冲激响应传输函数得一个级联实现:H1(z)=2+10z^(-1)+23z^(-2)+34z^(-3)+31z^(-4)+16 z^(-5)+4z^(-6)画出级联实现得框图。
H1(z)就是一个线性相位传输函数吗?答:运行结果:sos = zp2sos(z,p,k)Numerator coefficient vector = [2,10,23,34,31,16,4]Denominator coefficient vector = [1]sos =2、0000 6、0000 4、0000 1、0000 0 01、0000 1、00002、0000 1、0000 0 01、0000 1、0000 0、5000 1、0000 0 0级联框图:H1(z)不就是一个线性相位传输函数,因为系数不对称。
Q6、2使用程序P6、1,生成如下有限冲激响应传输函数得一个级联实现:H2(z)=6+31z^(-1)+74z^(-2)+102z^(-3)+74z^(-4)+31 z^(-5)+6z^(-6)画出级联实现得框图。
H2(z)就是一个线性相位传输函数吗?只用4个乘法器生成H2(z)得一级联实现。
显示新得级联结构得框图。
Numerator coefficient vector = [6,31,74,102,74,31,6]Denominator coefficient vector = [1]sos =6、0000 15、0000 6、0000 1、0000 0 01、00002、00003、0000 1、0000 0 01、0000 0、6667 0、3333 1、0000 0 0级联框图:H2(z)就是一个线性相位传输函数。
第六章数字滤波器结构6.1:级联的实现num = input('分子系数向量 = ');den = input('分母系数向量 = ');[z,p,k] = tf2zp(num,den);sos = zp2sos(z,p,k)Q6.1使用程序P6.1,生成如下有限冲激响应传输函数的一个级联实现:H1(z)=2+10z^(-1)+23z^(-2)+34z^(-3)+31z^(-4)+16 z^(-5)+4z^(-6)画出级联实现的框图。
H1(z)是一个线性相位传输函数吗?答:运行结果:sos = zp2sos(z,p,k)Numerator coefficient vector = [2,10,23,34,31,16,4]Denominator coefficient vector = [1]sos =2.0000 6.0000 4.0000 1.0000 0 01.0000 1.00002.0000 1.0000 0 01.0000 1.0000 0.5000 1.0000 0 0级联框图:H1(z)不是一个线性相位传输函数,因为系数不对称。
Q6.2使用程序P6.1,生成如下有限冲激响应传输函数的一个级联实现:H2(z)=6+31z^(-1)+74z^(-2)+102z^(-3)+74z^(-4)+31 z^(-5)+6z^(-6)画出级联实现的框图。
H2(z)是一个线性相位传输函数吗?只用4个乘法器生成H2(z)的一级联实现。
显示新的级联结构的框图。
Numerator coefficient vector = [6,31,74,102,74,31,6]Denominator coefficient vector = [1]sos =6.0000 15.0000 6.0000 1.0000 0 01.00002.00003.0000 1.0000 0 01.0000 0.6667 0.3333 1.0000 0 0级联框图:H2(z)是一个线性相位传输函数。
只用四个乘法器生成级联框图:6.2:级联和并联实现Q6.3使用程序P6.1生成如下因果无限冲激响应传输函数的级联实现:画出级联实现的框图。
答:Numerator coefficient vector = [3,8,12,7,2,-2]Denominator coefficient vector = [16,24,24,14,5,1]sos =0.1875 -0.0625 0 1.0000 0.5000 01.00002.0000 2.0000 1.0000 0.5000 0.2500 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 0.5000 0.5000级联实现框图:Q6.4使用程序P6.1生成如下因果无限冲激响应传输函数的级联实现:画出级联实现的框图。
答:级联实现框图:程序P6.2生成两种类型的并联实现num = input('分子系数向量 = ');den = input('分母系数分量 = ');[r1,p1,k1] = residuez(num,den);[r2,p2,k2] = residue(num,den);disp('并联I型')disp('留数是');disp(r1);disp('极点在');disp(p1);disp('常数');disp(k1);disp('并联II型')disp('留数是');disp(r2);disp('极点在');disp(p2);disp('常数');disp(k2);Q6.5使用程序P6.2生成式(6.27)所示因果无限冲激响应传输函数的两种不同并联形式实现。
画出两种实现的框图。
答:并联I型框图:Q6.6使用程序P6.2生成式(6.28)所示因果无限冲激响应传输函数的两种不同并联形式实现。
画出两种实现的框图。
答:并联I型框图:6.3:全通传输函数的实现Q6.7使用程序P4.4生成如下全通传输函数的级联格型实现:As(z)是一个稳定的传输函数吗?答:运行结果:k(5) = 0.0625 k(4) = 0.2196 k(3) = 0.4811k(2) = 0.6837 k(1) = 0.6246从{ki}的值我们可以得到传输函数A5(z)是稳定的,因为对所有的1<i<5有k i2<1。
Q6.8使用程序P4.4生成如下全通传输函数的级联格型实现:A6(z)足一个稳定的传输函数吗?答:得到A6(z)的{ki}值如下:k(6) = 0.0278 k(5) = 0.1344 k(4) = 0.3717k(3) = 0.5922 k(2) = 0.7711 k(1) = 0.8109从{ki}的值可以得到传输函数A6(z)是稳定的,因为反馈系数的平均幅值小于整体。
Q6.9 使用l型和2型全通项生成式(6.29)所示全通传输函数的典范级联实现。
显示实现的框图。
在最终的结构中,乘法器的总数是多少?答:全通因子如下所示:使用1型和2型全通项生成所示全通函数的典范级联实现,实现的结构框图如下:整体结构中乘法器的总数是5.Q6.10 用zp2sos 我们可以得到 A6(z)的因子如下:sos = 0.0278 0.0556 0.1111 1.0000 0.5000 0.25001.00002.00003.0000 1.0000 0.6667 0.33331.0000 3.0000 3.0000 1.0000 1.0000 0.3333从上面因子可以分解 A6(z)为低阶的全通因子:使用2型的全通项生成A6(z)的典范级联实现框图如下:整体结构中乘法器的总数是6。
6.4:无限冲激响应传输函数的Gary-Markel实现num = input('分子系数向量 = ');den = input('分母系数向量 = ');N = length(den)-1; % 分母多项式的阶数k = ones(1,N);a1 = den/den(1);alpha = num(N+1:-1:1)/den(1);for ii = N:-1:1,alpha(N+2-ii:N+1) = alpha(N+2-ii:N+1)-alpha(N-ii+1)*a1(2:ii+1);k(ii) = a1(ii+1);a1(1:ii+1) = (a1(1:ii+1)-k(ii)*a1(ii+1:-1:1))/(1-k(ii)*k(ii));enddisp('格型参数是');disp(k)disp('前馈乘法器是');disp(alpha)Q6.11 使用程序 P6_3我们通过IIR将Q6.3给的正向传输函数H1(z) 的Gray-Markel级联格型实现参数如下:晶格参数和前馈乘数分别如下:对应Gray-Markel的结构框图如下:使用程序P6_3,从这些格型参数可以得到传输函数H1(z)是稳定的,因为所有格型参数的平方值比整体的小。
Q6.12 使用程序 P6_3我们通过IIR将Q6.4给的正向传输函数H2(z) 的Gray-Markel级联格型实现参数如下:对应Gray-Markel的结构框图如下:使用程序P6_3,从这些格型参数可以得到传输函数H2(z)是稳定的,因为所有格型参数的平方值比整体的小。
Q6.13使用函数tf2latc编写出一个MATLAB程序,以生成一个因果无限冲激响应传输函数的GrayMarkel实现。
用该程序实现式(6.27)所示的传输函数。
你的结果与习题6.11中得到的结果相符吗?使用函数1atc2tf由向量k和alpha确定传输函数。
所得到的传输函数和式(6.27)给出的传输函数相同吗?答:程序如下:format longnum = input('Numerator coefficient vector = ' );den = input('Denominator coefficient vector = ' );num = num/den(1); % normalize upstairs and down by d0.den = den/den(1);% here is the lattice/ladder realization from the transfer fcn:[k,alpha] = tf2latc(num,den)% now check inversiondisp('Check of Lattice/Ladder Inversion:' );[num2,den2] = latc2tf(k,alpha)运行结果如下:k = 0.624596860890130.683737827429190.481119423483980.219607843137250.06250000000000alpha = -0.01982100623522-0.090851695086770.184300471408490.160539215686270.31250000000000-0.12500000000000结果与习题6.11中得到的结果相符。
Q6.14使用在习题6.13中生成的程序,实现式(6.28)给出的传输函数。
你的结果与习题6.12中得到的结果相符吗?使用函数latc2tf由向量k和alpha确定传输函数。
所得到的传输函数和式(6.28)给出的传输函数相同吗?答:运行结果:k = 0.810935846413520.771127725064020.592151877699840.371690524785500.134362934362930.02777777777778alpha = -0.011120370334860.02345313662512-0.01456452038379-0.047392657732540.151994851994850.203703703703700.11111111111111与题6.12中得到的结果相符。
6.5:无限冲激响应传输函数的并联全通实现Q6.15生成下式给出的只阶因果有界实低通1型切比雪夫传输函数G(z)的全通和的分解。
使用zplane获得G(z)的零极点分布图:G(z)全通和的分解:G(z)的功率补充传输函数H(z)的表达式如下:两个全通传输函数的阶数是1和2.Q6.15 生成一个五阶因果有界实低通椭圆传输函数G(z)的全通和的分解。