第6章 IIR数字滤波器设计(12上)ppt课件.ppt

《第6章 IIR数字滤波器设计(12上)ppt课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第6章IIR数字滤波器设计DesignofIIRDigitalFilters9/21/20211SCHOOLOFPHYSICSANDTECHNOLOGYN.N.U.本章主要内容模拟滤波器设计巴特沃思、切比雪夫模拟滤波器设计模拟滤波器的频带变换数字滤波器（DigitalFilter，DF）设计用脉冲响应不变法设计IIR数字滤波器用双线性变换法设计IIR数字滤波器IIR数字滤波器的频率变换9/21/20212SCHOOLOFPHYSICSANDTECHNOLOGYN.N.U.数字滤波器的分类经典滤波器（一

2、般滤波器）：信号和干扰的频带互不重叠时采用现代滤波器：信号和干扰的频带相互重叠时采用（例如：维纳滤波器、卡尔曼滤波器、自适应滤波器等）经典滤波器的基本功能高通、低通、带通、带阻数字滤波器分为：无限长单位脉冲响应滤波器（IIRDF）[递归系统]有限长单位脉冲响应滤波器（FIRDF）[非递归系统]9/21/20213SCHOOLOFPHYSICSANDTECHNOLOGYN.N.U.滤波器的设计方法直接设计法在时域或频域直接设计数字滤波器间接设计法先根据指标要求设计对应的模拟滤波器再将模拟滤波器转换为数字滤

3、波器本章介绍间接设计法9/21/20214SCHOOLOFPHYSICSANDTECHNOLOGYN.N.U.6.1模拟滤波器设计9/21/20215SCHOOLOFPHYSICSANDTECHNOLOGYN.N.U.模拟滤波器设计模拟滤波器的设计步骤确定指标选择滤波器的类型计算滤波器的阶数查表或计算滤波器的参数，确定其系统函数综合实现及调试滤波器的设计指标主要是考虑：传输函数（频率响应特性）选频滤波器一般只考虑幅频特性，对相频特性不作要求。幅频特性体现了各频率成分在幅度上的衰减,而相频特性体现的是不同

4、成分在时间上的延时。对输出波形有明确要求时，则需考虑线性相位问题。9/21/20216SCHOOLOFPHYSICSANDTECHNOLOGYN.N.U.6.1.1模拟滤波器的设技术指标通带边界（截止）频率，阻带边界（截止）频率，3db通带截止频率系统通带和阻带的误差要求通带特性要求：为通带波纹幅度或通带峰值波纹参数，为通带最大衰减，用分贝表示，两者关系：9/21/20217SCHOOLOFPHYSICSANDTECHNOLOGYN.N.U.阻带特性要求：为阻带峰值波纹或阻带波纹幅度参数，为阻带最小衰减

5、，用分贝表示：9/21/20218SCHOOLOFPHYSICSANDTECHNOLOGYN.N.U.损耗函数（衰减函数）：用来描述滤波器幅频响应特性3dB通带截止频率c：损耗函数相对放大了小幅度特性：一般幅频特性损耗函数9/21/20219SCHOOLOFPHYSICSANDTECHNOLOGYN.N.U.两个附加参数过渡比或选择性参数反应过渡带的性能，过渡带越窄，k值趋近于1对“低通滤波器”：偏离参数越小、越大，越小，通带、阻带的纹波越小一般有9/21/202110SCHOOLOFPHYSICSA

6、NDTECHNOLOGYN.N.U.模拟滤波器的设计模拟滤波器的理论和设计方法已发展得相当成熟，且有若干典型的模拟滤波器供选择。这些滤波器都有严格的设计公式、现成的曲线和图表供设计人员使用。典型滤波器巴特沃斯（Butterworth）滤波器：具有单调下降的幅频特性；切比雪夫（Chebyshev）滤波器：幅频特性在通带或阻带内有波动起伏，这可提高选择性；椭圆（Ellipse）滤波器：幅频特性在通带和阻带都有波动，其选择性最好；贝塞尔（Bessel）滤波器：具有较好的线性相位。9/21/202111SCHO

7、OLOFPHYSICSANDTECHNOLOGYN.N.U.6.1.2巴特沃斯（Butterworth）模拟低通滤波器设计巴特沃斯低通滤波器N阶巴特沃斯低通滤波器的幅度平方函数为：其中N为滤波器的阶次，为3dB通带截止频率。9/21/202112SCHOOLOFPHYSICSANDTECHNOLOGYN.N.U.巴特沃斯低通滤波器特点：在点，，而的n(n<2N)阶导数等于零，因此滤波器在点具有最大平坦幅度；滤波器幅频响应随的增大而单调下降，因为幅度平方函数的导数小于零；损耗函数cWN=80N=4N=2

8、19/21/202113SCHOOLOFPHYSICSANDTECHNOLOGYN.N.U.滤波器的特性由3dB截止频率和阶数N确定滤波器的给定指标为通带边界频率（或3dB通带截止频率）阻带边界频率通带最小幅度（或通带最大衰减）阻带最大波纹（或阻带最小衰减）9/21/202114SCHOOLOFPHYSICSANDTECHNOLOGYN.N.U.3dB截止频率与阶数如何确定？滤波器幅频响应随频率的增大而单调下降于是取整数N：若取，则满足通带