离散时间信号处理PPT_第七章 滤波器的设计
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数字滤波器设计通信与电子信息当中,在对信号作分析与处理时,常会用到有用信号叠加无用噪声的问题。
这些噪声信号有的是与信号同时产生的,有的是在传输过程中混入的,在接收的信号中,必须消除或减弱噪声干扰,这是信号处理中十分重要的问题。
根据有用信号与噪声的不同特性,消除或减弱噪声,提取有用信号的过程就称为滤波。
滤波器的种类很多,实现方法也多种多样,本章利用Matlab来进行数字滤波器的设计。
数字滤波器是一离散时间系统,它对输入序列x(n)进行加工处理后,输出序列y(n),并使y(n)的频谱与x(n)的频谱相比发生某种变化。
由DSP理论得知,无限长冲激响应(IIR)需要递归模型来实现,有限长冲激响应(FIR)滤波器可以采用递归的方式也可采用非递归的方式实现。
本章把FIR 与IIR滤波器分别用Matlab进行分析与设计。
数字滤波器的结构参看《数字信号处理》一书。
数字滤波器的设计一般经过三个步骤:1(给出所需滤波器的技术指标。
2(设计一个H(Z),使其逼近所需要的技术指标。
3(实现所设计的H(Z)。
4.1 IIR数字滤波器设计设计IIR数字滤波器的任务就是寻求一个因果、物理可实现的系统函数H(z),jω使它的频响H(e)满足所希望得到的低通频域指标,即通带衰减A、阻带衰减A、 pr通带截频ω、阻带截频ω。
而其它形式的滤波器由低通的变化得到。
pr采用间接法设计IIR数字滤波器就是按给定的指标,先设计一个模拟滤波器,进而通过模拟域与数字域的变换,求得物理可实现的数字滤波器。
从模拟滤波器变换到数字滤波器常用的有:脉冲响应不变法和双线性变换法。
IIR滤波器的设计过程如下,,,数字频域指标模拟频域指标设计模拟滤波器H(S) 设计数字滤波器H(z) 1. 模拟滤波器简介模拟滤波器的设计方法已经发展得十分成熟,常用的高性能模拟低通滤波器有巴特沃斯型、切比雪夫型和椭圆型,而高通、带通、带阻滤波器则可以通过对低通进行频率变换来求得。
滤波器设计与实现方法总结滤波器是信号处理中常用的工具,用于降低或排除信号中的噪声或干扰,保留所需的频率成分。
在电子、通信、音频等领域中,滤波器发挥着重要作用。
本文将总结滤波器的设计与实现方法,帮助读者了解滤波器的基本原理和操作。
一、滤波器分类滤波器根据其频率特性可分为低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器。
它们分别具有不同的频率传递特性,适用于不同的应用场景。
1. 低通滤波器低通滤波器将高频信号抑制,只通过低于截止频率的信号。
常用的低通滤波器有巴特沃斯滤波器、切比雪夫滤波器和椭圆滤波器。
设计低通滤波器时,需要确定截止频率、阻带衰减和通带波动等参数。
2. 高通滤波器高通滤波器将低频信号抑制,只通过高于截止频率的信号。
常见的高通滤波器有巴特沃斯滤波器、切比雪夫滤波器和椭圆滤波器。
设计高通滤波器时,需要考虑截止频率和阻带衰减等参数。
3. 带通滤波器带通滤波器同时允许一定范围内的频率通过,抑制其他频率。
常用的带通滤波器有巴特沃斯滤波器、切比雪夫滤波器和椭圆滤波器。
设计带通滤波器时,需要确定通带范围、阻带范围和通带波动等参数。
4. 带阻滤波器带阻滤波器拒绝一定范围内的频率信号通过,允许其他频率信号通过。
常见的带阻滤波器有巴特沃斯滤波器、切比雪夫滤波器和椭圆滤波器。
设计带阻滤波器时,需要确定阻带范围、通带范围和阻带衰减等参数。
二、滤波器设计方法1. 传统方法传统的滤波器设计方法主要基于模拟滤波器的设计原理。
根据滤波器的频率特性和参数要求,可以利用电路理论和网络分析方法进行设计。
传统方法适用于模拟滤波器设计,但对于数字滤波器设计则需要进行模拟到数字的转换。
2. 频率抽样方法频率抽样方法是一种常用的数字滤波器设计方法。
它将连续时间域的信号转换为离散时间域的信号,并利用频域采样和离散时间傅立叶变换进行设计。
频率抽样方法可以实现各种类型的数字滤波器设计,包括有限冲激响应(FIR)滤波器和无限冲激响应(IIR)滤波器。