第5章 时域离散系统的网络结构精选PPT.ppt
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1、第5章 时域离散系统的网络结构第1页,本讲稿共37页5.1 5.1 概述概述一一.数字滤波器的基本原理数字滤波器的基本原理是数字信号处理的一个重要技术分支;是数字信号处理的一个重要技术分支;是用一有限精度算法实现的是用一有限精度算法实现的离散时间系统离散时间系统;具有对信号进行具有对信号进行滤波处理滤波处理的功能的功能,即在形形色色的信即在形形色色的信号中号中提取提取所需要的信号所需要的信号,抑制抑制不需要的信号(噪声、干不需要的信号(噪声、干扰);扰);滤波器实质是一种滤波器实质是一种运算过程运算过程(差分方程的计算或卷积(差分方程的计算或卷积的计算)的计算)第2页,本讲稿共37页二二.数字
2、滤波器数字滤波器的数学模型的数学模型时域离散系统时域离散系统时域中:时域中:差分方程差分方程 卷积公式卷积公式 Z域中:域中:系统函数系统函数第3页,本讲稿共37页给定一个差分方程,不同的算法有多种,如:给定一个差分方程,不同的算法有多种,如:可以证明以上可以证明以上H1(z)=H2(z)=H3(z),但算法不同。,但算法不同。第4页,本讲稿共37页 同一种数学模型,具有不同的算法。数字滤波器同一种数学模型,具有不同的算法。数字滤波器的工程实践要用计算机的硬件和软件来完成,不同的的工程实践要用计算机的硬件和软件来完成,不同的算法会影响系统的一些实际性能。算法会影响系统的一些实际性能。(1)(1
3、)运算误差;运算误差;(2)(2)运算速度;运算速度;(3)(3)系统的复杂程度和成本等。系统的复杂程度和成本等。我们用网络结构表示具体的算法,因此网络结构实际表示我们用网络结构表示具体的算法,因此网络结构实际表示的是一种运算结构。的是一种运算结构。第5页,本讲稿共37页 数字滤波器的实质是一个运算过程,对输入序列数字滤波器的实质是一个运算过程,对输入序列x(n)x(n)进行一定的运算操作,从而得到输出序列进行一定的运算操作,从而得到输出序列y(n)y(n)。三三.基本运算单元的信号流图表示基本运算单元的信号流图表示数字滤波器的差分方程模型:数字滤波器的差分方程模型:包含三种运算:加法、乘法、
4、单位延时包含三种运算:加法、乘法、单位延时 第6页,本讲稿共37页 (1)(1)加法加法x x1 1(n)(n)x x2 2(n)(n)x x1 1(n)+x(n)+x2 2(n)(n)(2)(2)数乘数乘 (3)(3)单位延时单位延时z-1第7页,本讲稿共37页四四.数字滤波器网络结构的分类数字滤波器网络结构的分类1.1.IIRIIR数字滤波器(数字滤波器(Infinite Impulse Response)特点特点 网络结构存在输出到输入的反馈网络结构存在输出到输入的反馈。单位脉冲响应单位脉冲响应h(n)h(n)是无限长的。是无限长的。如:一阶差分方程为如:一阶差分方程为上式:上式:第8页
5、,本讲稿共37页2.2.FIRFIR数字滤波器(数字滤波器(Finite Impulse Response)特点特点 网络结构没有输出到输入的反馈。网络结构没有输出到输入的反馈。单位脉冲响应单位脉冲响应h(n)h(n)是有限长的。是有限长的。差分方程为:差分方程为:上式:上式:第9页,本讲稿共37页5.2 IIR5.2 IIR滤波器的基本网络结构滤波器的基本网络结构IIR滤波器的差分方程:滤波器的差分方程:对应的系统函数:对应的系统函数:第10页,本讲稿共37页一一.直接型直接型 采用加法、数乘、单位延时三种基本运算单元,由采用加法、数乘、单位延时三种基本运算单元,由差分方程直接实现。差分方程
6、直接实现。设设M2,N2,则则b1z z-1-1x(n)x(n)y(n)y(n)z z-1-1b2b0a1a2z z-1-1z z-1-1直接直接I型型第11页,本讲稿共37页b1z z-1-1x(n)x(n)y(n)y(n)z z-1-1b2b0a1a2z z-1-1z z-1-1直接直接I型型H1(z)H2(z)交换级联两部分的连接次序,得交换级联两部分的连接次序,得 第12页,本讲稿共37页b1z z-1-1x(n)x(n)y(n)y(n)z z-1-1b2b0a1a2z z-1-1z z-1-1直接直接I型型H1(z)H2(z)x(n)x(n)a1a2z z-1-1z z-1-1b1z
7、 z-1-1z z-1-1b2b0y(n)y(n)第13页,本讲稿共37页x(n)x(n)a1a2z z-1-1z z-1-1b1z z-1-1z z-1-1b2b0y(n)y(n)w w1 1(n)(n)w w2 2(n)(n)可共用延时单元可共用延时单元x(n)x(n)a1a2z z-1-1z z-1-1b1b2b0y(n)y(n)直接直接II型型第14页,本讲稿共37页x(n)x(n)a1a2z z-1-1z z-1-1b1b2b0y(n)y(n)直接直接II型型M=N=2时:时:系统函数系统函数第15页,本讲稿共37页 直接直接II型与型与H(Z)的关系:的关系:H(Z)H(Z)的分子
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