《数字滤波网络》教学课件

《数字滤波网络》幻灯片本课件PPT仅供大家学习使用学习完请自行删除，谢谢！本课件PPT仅供大家学习使用学习完请自行删除，谢谢！本课件PPT仅供大家学习使用学习完请自行删除，谢谢！本课件PPT仅供大家学习使用学习完请自行删除，谢谢！《数字滤波网络》幻灯片本课件PPT仅供大家学习使用数字滤波器根本构造为了处理信号，必须要涉及和实现称之为滤波器的各种系统。首先关注一下在设计中这些滤波器是如何实现的。根本单元：加法器乘法器延迟单元(移位器或存储器)数字滤波器根本构造为了处理信号，必须要涉及和实现称之为滤波器根本单元：加法器乘法器延迟单元(移位器或存储器)x1(n)+x2(n)x2(n)x1(n)x(n)ax(n)ax(n)ax(n-1)az-1

根本单元：加法器乘法器延迟单元(移位器或存储器)x1(n)IIR滤波器构造一个IIR滤波器的系统函数为其差分方程为IIR滤波器构造一个IIR滤波器的系统函数为由三种构造用于实现一个IIR滤波器直接型----按差分方程直接实现这类滤波器有两个局部:

滑动平均局部和递归局部(等效为分子局部和分母局部)。这种实现导致两种形式：

直接I型和直接II型级联型：H(z)分解为二阶环节乘积的级联实现。并联型：H(z)分解为二阶环节之和的并联实现。由三种构造用于实现一个IIR滤波器直接型----按差分方程直直接I型构造x(n)y(n)b0b1b2b3b4-a1-a2-a3-a4z-1z-1z-1z-1z-1z-1z-1z-1直接I型构造x(n)y(n)b0b1b2b3b4-a1直接II型x(n)y(n)b0b1b2b3b4-a1-a2-a3-a4z-1z-1z-1z-1直接II型x(n)y(n)b0b1b2b3b4-a1-MATLAB实现在MATLAB中，直接型构造用两个行向量来描述：含有系数{bn}的向量b和含有系数{an}的向量a，其构造实现用filter函数。MATLAB实现在MATLAB中，直接型构造用两个行向量来描级联型：H(z)分解为二阶环节乘积的级联实现。级联型：H(z)分解为二阶环节乘积的级联实现。其中Hk(z)称为第k个二阶环节，且有其中Hk(z)称为第k个二阶环节，且有级联型MATLAB实现直接型滤波器系数{bn}和{an}，必须求得系数b0,{Bk,i}和{Ak,i}。可由函数dir2cas来完成。函数dir2cas将向量b和a转换为K×3的B和A矩阵例(p178.m)级联型MATLAB实现直接型滤波器系数{bn}和{an}，N=4的级联构造x(n)y(n)b0-A1,2-A1,1-A2,2-A2,1-B1,2-B1,1-B2,2-B2,1z-1z-1z-1z-1N=4的级联构造x(n)y(n)b0-A1,2-A1,1-A例题:(p178.m)的解x(n)y(n)0.625-0.5-10.1250.259-0-2-3z-1z-1z-1z-1例题:(p178.m)的解x(n)y(n)0.625-0.并联型H(z)分解为二阶环节和的级联实现。并联型H(z)分解为二阶环节和的级联实现。N=4的并联构造C0B1,0B1,1-A1,1-A1,2-A2,1-A2,2B2,0B2,1z-1z-1z-1z-1x(n)y(n)N=4的并联构造C0B1,0B1,1-A1,1-A1,2并联型MATLAB实现-18-10.05-3.95-1-0.050.250.12528.1125-13.3625z-1z-1z-1z-1x(n)y(n)例题:(p178.m)的并联解(p183.m)并联型MATLAB实现-18-10.05-3.95-1-FIR滤波器构造设单位脉冲响应h(n)长度N，其系统函数H(z)和差分方程分别为FIR滤波器构造设单位脉冲响应h(n)长度N，其系统函数H(FIR滤波器构造的4种构造直接型：直接安插分方程给出级联型：H(z)分解为二阶因式，以级联形式实现线性相位型：利用具有线性相位FIR滤波器对称性的构造形式频率采样型：基于频率响应H(ejw)采样的并联构造形式FIR滤波器构造的4种构造直接型：直接安插分方程给出直接型y(n)

=b0x(n)+b1x(n-1)+b2x(n-2)+b3x(n-3)+b4x(n-4)y(n)x(n)b0b1b2b3b4z-1z-1z-1z-1直接型y(n)=b0x(n)+b1x(n-1)+b2x(级联型H(z)分解为二阶因式，以级联形式实现级联型H(z)分解为二阶因式，以级联形式实现级联型FIR滤波器构造y(n)x(n)B1,1B1,2z-1b0z-1z-1z-1z-1z-1B2,1B2,2B3,1B3,2级联型FIR滤波器构造y(n)x(n)B1,1B1,2z-1线性相位型∠H(ejw)=const-aw，|w|≦pai，const=0or±pi/2对称脉冲响应反对称脉冲响应线性相位型∠H(ejw)=const-aw，|w|≦pai，线性相位型FIR滤波器构造对称脉冲响应(M=7)y(n)x(n)b0z-1z-1z-1z-1z-1z-1b1b2b3线性相位型FIR滤波器构造对称脉冲响应(M=7)y(n)x(线性相位型FIR滤波器构造对称脉冲响应(M=6)y(n)x(n)b0z-1z-1z-1z-1z-1b1b2线性相位型FIR滤波器构造对称脉冲响应(M=6)y(n)x(MATLAB实现直接型：差分方程为线性相位型：差分方程为y(n)16.0625z-4z-4x(n)MATLAB实现直接型：差分方程为线性相位型：差分方程为y(级联型(p189.m)y(n)x(n)z-4z-416.0625y(n)x(n)2.82844.00.250.70710.25-0.7071-2.82844.0z-1z-1z-1z-1z-1z-1z-1z-1级联型(p189.m)y(n)x(n)z-4z-416.06频率采样型重写频率采样公式(5.4.2)频率采样型重写频率采样公式(5.4.2)频率采样型FIR滤波器构造x(n)y(n)z-Nz-1z-1z-11/NH(0)H(1)H(N-1)频率采样型FIR滤波器构造x(n)y(n)z-Nz-1z-1实系数频率采样型FIR滤波器构造利用DFT和旋转因子的对称性(5.4.2)可化为N为奇，L=(N-1)/2；N为偶L=N/2-1;而实系数频率采样型FIR滤波器构造利用DFT和旋转因子的对称性实系数频率采样型FIR滤波器构造图N=4实系数频率采样型FIR滤波器构造图y(n)z-4x(n)1/42|H(1)|-1z-1z-1H(0)H(2)1cos[∠H(1)]2cos(2pi/4)z-1z-1-cos[∠H(1)-2pi/4]-1实系数频率采样型FIR滤波器构造图N=4实系数频率采样型FI实系数频率采样型FIR滤波器MATLAB实现functiondir2fs例：设h(n)={1,2,3,2,1}/9，画出频率采样构造p194.m实系数频率采样型FIR滤波器MATLAB实现functionp194.m的解y(n)z-5x(n)0.20.5818-1z-11-0.8090.618z-1z-1-0.809-10.0848-0.309-1.618z-1z-1-1p194.m的解y(n)z-5x(n)0.20.5818-1状态变量法状态变量法本章练习教材第5章习题:1，2，5，13本章练习教材第5章习题:1，2，5，13《数字滤波网络》幻灯片本课件PPT仅供大家学习使用学习完请自行删除，谢谢！本课件PPT仅供大家学习使用学习完请自行删除，谢谢！本课件PPT仅供大家学习使用学习完请自行删除，谢谢！本课件PPT仅供大家学习使用学习完请自行删除，谢谢！《数字滤波网络》幻灯片本课件PPT仅供大家学习使用数字滤波器根本构造为了处理信号，必须要涉及和实现称之为滤波器的各种系统。首先关注一下在设计中这些滤波器是如何实现的。根本单元：加法器乘法器延迟单元(移位器或存储器)数字滤波器根本构造为了处理信号，必须要涉及和实现称之为滤波器根本单元：加法器乘法器延迟单元(移位器或存储器)x1(n)+x2(n)x2(n)x1(n)x(n)ax(n)ax(n)ax(n-1)az-1

根本单元：加法器乘法器延迟单元(移位器或存储器)x1(n)IIR滤波器构造一个IIR滤波器的系统函数为其差分方程为IIR滤波器构造一个IIR滤波器的系统函数为由三种构造用于实现一个IIR滤波器直接型----按差分方程直接实现这类滤波器有两个局部:

滑动平均局部和递归局部(等效为分子局部和分母局部)。这种实现导致两种形式：

直接I型和直接II型级联型：H(z)分解为二阶环节乘积的级联实现。并联型：H(z)分解为二阶环节之和的并联实现。由三种构造用于实现一个IIR滤波器直接型----按差分方程直直接I型构造x(n)y(n)b0b1b2b3b4-a1-a2-a3-a4z-1z-1z-1z-1z-1z-1z-1z-1直接I型构造x(n)y(n)b0b1b2b3b4-a1直接II型x(n)y(n)b0b1b2b3b4-a1-a2-a3-a4z-1z-1z-1z-1直接II型x(n)y(n)b0b1b2b3b4-a1-MATLAB实现在MATLAB中，直接型构造用两个行向量来描述：含有系数{bn}的向量b和含有系数{an}的向量a，其构造实现用filter函数。MATLAB实现在MATLAB中，直接型构造用两个行向量来描级联型：H(z)分解为二阶环节乘积的级联实现。级联型：H(z)分解为二阶环节乘积的级联实现。其中Hk(z)称为第k个二阶环节，且有其中Hk(z)称为第k个二阶环节，且有级联型MATLAB实现直接型滤波器系数{bn}和{an}，必须求得系数b0,{Bk,i}和{Ak,i}。可由函数dir2cas来完成。函数dir2cas将向量b和a转换为K×3的B和A矩阵例(p178.m)级联型MATLAB实现直接型滤波器系数{bn}和{an}，N=4的级联构造x(n)y(n)b0-A1,2-A1,1-A2,2-A2,1-B1,2-B1,1-B2,2-B2,1z-1z-1z-1z-1N=4的级联构造x(n)y(n)b0-A1,2-A1,1-A例题:(p178.m)的解x(n)y(n)0.625-0.5-10.1250.259-0-2-3z-1z-1z-1z-1例题:(p178.m)的解x(n)y(n)0.625-0.并联型H(z)分解为二阶环节和的级联实现。并联型H(z)分解为二阶环节和的级联实现。N=4的并联构造C0B1,0B1,1-A1,1-A1,2-A2,1-A2,2B2,0B2,1z-1z-1z-1z-1x(n)y(n)N=4的并联构造C0B1,0B1,1-A1,1-A1,2并联型MATLAB实现-18-10.05-3.95-1-0.050.250.12528.1125-13.3625z-1z-1z-1z-1x(n)y(n)例题:(p178.m)的并联解(p183.m)并联型MATLAB实现-18-10.05-3.95-1-FIR滤波器构造设单位脉冲响应h(n)长度N，其系统函数H(z)和差分方程分别为FIR滤波器构造设单位脉冲响应h(n)长度N，其系统函数H(FIR滤波器构造的4种构造直接型：直接安插分方程给出级联型：H(z)分解为二阶因式，以级联形式实现线性相位型：利用具有线性相位FIR滤波器对称性的构造形式频率采样型：基于频率响应H(ejw)采样的并联构造形式FIR滤波器构造的4种构造直接型：直接安插分方程给出直接型y(n)

=b0x(n)+b1x(n-1)+b2x(n-2)+b3x(n-3)+b4x(n-4)y(n)x(n)b0b1b2b3b4z-1z-1z-1z-1直接型y(n)=b0x(n)+b1x(n-1)+b2x(级联型H(z)分解为二阶因式，以级联形式实现级联型H(z)分解为二阶因式，以级联形式实现级联型FIR滤波器构造y(n)x(n)B1,1B1,2z-1b0z-1z-1z-1z-1z-1B2,1B2,2B3,1B3,2级联型FIR滤波器构造y(n)x(n)B1,1B1,2z-1线性相位型∠H(ejw)=const-aw，|w|≦pai，const=0or±pi/2对称脉冲响应反对称脉冲响应线性相位型∠H(ejw)=const-aw，|w|≦pai，线性相位型FIR滤波器构造对称脉冲响应(M=7)y(n)x(n)b0z-1z-1z-1z-1z-1z-1b1b2b3线性相位型FIR滤波器构造对称脉冲响应(M=7)y(n)x(线性相位型FIR滤波器构造对称脉冲响应(M=6)y(n)x(n)b0z-1z-1z-1z-1z-1b1b2线性相位型FIR滤波器构造对称脉冲响应(M=6)y(n)x(MATLAB实现直接型：差分方程为线性相位型：差分方程为y(n)16.0625z-4z-4x(n)MATLAB实现直接型：差分方程为线性相位型：差分方程为y(级联型(p189.m)y(n)x(n)z-4z-416.0625y(n)x(n)2.82844.00.250.70710.25-0.7071-2.82844.0z-1z-1z-1z-1z-1z-1z-1z-1级联型(p189.m)y(n)x(n)z-4z-41