北京交通大学(数字信号处理研究生课程)ch4-5IIR数字滤波器的基本结构.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,IIR,数字滤波器的基本结构,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,滤波器结构及有限字长,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,IIR,数字滤波器设计的基本思想,模拟低通滤波器设计,模拟域频率变换,脉冲响应不变法,双线性变换法,IIR,数字滤波器的基本结构,利用,MATLAB,设计,IIR DF,IIR,数字滤波器的设计,IIR,数字滤波器的基本结构,直接型结构,级联型结构,并联型结构,IIR,数字滤波器的直接型结构,直接,II,型结构,IIR,数字滤波器的直接型结构,转置直接,II,型结构,IIR,数字滤波器的直接型结构,IIR,数字滤波器的直接型结构优缺点,优点,：简单直观,缺点,：,1.,改变某一个,a,k,将影响所有的极点。,2.,改变某一个,b,k,将影响所有的零点。,3.,对有限字长效应太敏感，容易出现不稳定现象。,对于,三阶以上,的,IIR,滤波器，几乎都不采用直接型结构，而是采用级联型、并联型等其他形式的结构。,IIR,数字滤波器的直接型结构,将滤波器系统函数,H,(,z,),的分子和分母分解为一阶和二阶实系数因子之积的形式,画出各二阶基本节的直接型结构，再将它们级联。,二阶基本节,IIR,数字滤波器的级联型结构,IIR,数字滤波器的级联型结构,基于直接,II,型的,级联型结构,级联型结构信号流图,IIR,数字滤波器的级联型结构,基于转置直接,II,型的,级联型结构,级联型结构信号流图,IIR,数字滤波器的级联型结构优点,硬件实现时，可以用一个二阶节进行时分复用。,每一个基本节系数变化只影响该子系统的零极点。,对系数变化的敏感度小，受有限字长的影响比直接型低。,IIR,数字滤波器的级联型结构,将滤波器系统函数,H,(,z,),展开成部分分式之和，并将一阶系统仍采用二阶基本节表示,画出各二阶基本节的直接型结构，再将它们并联。,IIR,数字滤波器的并联型结构,IIR,数字滤波器的并联型结构,并联型结构信号流图,基于直接,II,型的,并联型结构,基于转置直接,II,型,的,并联型结构,IIR,数字滤波器的并联型结构,并,联,型结构信号流图,IIR,数字滤波器的并联型结构优缺点,优点：,1.,运算速度快。,2.,各基本节的误差互不影响。,3.,可以单独调整极点的位置。,缺点,:,不能向级联型那样直接调整零点。,IIR,数字滤波器的并联型结构,例：,已知某三阶数字滤波器的系统函数为,试画出其,直接型,、,级联型,和,并联型,结构。,将系统函数,H,(,z,),表达为,解：,直接型,例：,已知某三阶数字滤波器的系统函数为,试画出其,直接型,、,级联型,和,并联型,结构。,解：,级联型,将系统函数,H,(,z,),表达为一阶、二阶实系数分式之积,例：,已知某三阶数字滤波器的系统函数为,试画出其,直接型,、,级联型,和,并联型,结构。,解：,并联型,将系统函数,H,(,z,),表达为,部分分式之和的形式,例题结论：,由系统函数画,直接型,结构的规律,(1),画出,n,个级联的延时器。,(2),将各延时器的输出反馈连接到输入端的加法器形成,反馈回路,，这些反馈回路的系统函数分别为,(3),将输入端加法器的输出和各延时器的输出正向连接到输出端的加法器构成,前向通路,，各条前向通路的系统函数分别为,例题结论：,由系统函数画,级联型,和,并联型,结构,级联型结构：,(1),将系统函数,H,(,z,),表达为一阶、二阶,实系数分式之积,(2),分别画出每个一阶、二阶子系统的直接型结构，再将它们级联。,并联型结构：,(1),将系统函数,H,(,z,),表达为一阶、二阶,实系数分式之和,(2),分别画出每个一阶、二阶子系统的直接型结构，再将它们并联。,H,(,z,),=,1,+,a,z,-N,H,0,(,z,),=,1/,H(z)=,1/(1,+,a,z,-N,),信号处理（回声消除）,信号处理（回声消除）,信号处理（回声消除）,load mtlb;,x=mtlb;,M=length(x);,a=0.9;,N=3000;,x0=x,zeros(1,N);,xN=zeros(1,N),x;,y=x0+a.*xN;,wavwrite(y,8000,32,H:2013dspMatlab_programsecho11.wav),%sound(y);,yy=xcorr(y,y);,L=length(yy);,%wavwrite(y,a.wav);,subplot(321);stem(x0,.);,title(Signal xk);grid on,subplot(323);stem(y,.);,title(yk=xk+a*xk-N);grid on,Rxx,n=xcorr(x0,x0);,subplot(322);,stem(n,Rxx,r.);title(Rxxn);grid on,Ryy,n=xcorr(y,y);,信号处理（回声消除）,subplot(324);,stem(n,Ryy,r.);title(Ryyn);grid on,L=length(y);,xx0=zeros(1,L);,for k=1:L,if kN,xx0(k)=y(k)-a*xx0(k-N);,else,xx0(k)=y(k);,end,end,%sound(xx0);,wavwrite(xx0,8000,32,H:2013dspMatlab_programsecho00.wav),subplot(325);,stem(xx0,b.);,title(x0k=Echo Cancellation from yk);,subplot(326),stem(xx0-x0,r.);,title(Difference between xk and x0k);,