第六章学习目标 ◆理解数字滤波器的基本概念 ◆了解最小相位延时系统 ◆理解全通系统的特点及应用 ◆掌握冲激响应不变法 ◆掌握双线性变换法 ◆掌握 Butterworth、 Chebyshev低通滤波器的特点 ◆了解利用模拟滤波器设计IR数字滤波器的设计 过程 了解利用频带变换法设计各种类型数字滤波器的 方法
第六章学习目标 ¨ 理解数字滤波器的基本概念 ¨ 了解最小相位延时系统 ¨ 理解全通系统的特点及应用 ¨ 掌握冲激响应不变法 ¨ 掌握双线性变换法 ¨ 掌握Butterworth、Chebyshev低通滤波器的特点 ¨ 了解利用模拟滤波器设计IIR数字滤波器的设计 过程 ¨ 了解利用频带变换法设计各种类型数字滤波器的 方法
本章作业练习 P330 (1) ◆◆◆◆ 13456 17
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第六章ⅢR数字滤波器的设计方法 数字滤波器: 是指输入输岀均为数字信号,通过一定运算 关系改变输入信号所含频率成分的相对比例或者 滤除某些频率成分的器件 优点: 高精度、稳定、体积小、重量轻、灵活,不要求 阻抗匹配,可实现特殊滤波功能
第六章 IIR数字滤波器的设计方法 数字滤波器： 是指输入输出均为数字信号，通过一定运算 关系改变输入信号所含频率成分的相对比例或者 滤除某些频率成分的器件。 高精度、稳定、体积小、重量轻、灵活，不要求 阻抗匹配，可实现特殊滤波功能 优点：
数字滤波器的基本概念 1、数字滤波器的分类 经典滤波器:选频滤波器 现代滤波器:维纳滤波器 卡尔曼滤波器 自适应滤波器等
一、数字滤波器的基本概念 1、数字滤波器的分类 经典滤波器： 现代滤波器： 选频滤波器 维纳滤波器 卡尔曼滤波器 自适应滤波器等
按功能分:低通、高通、带通、带阻、全通滤波器 H(ee)I (a)低通 圆□ 2丌 H(ere) (b)高通 2π I H(ere)I (c)带通 几 7 2丌 H(e/e)I (d带阻 2丌 H( (e)全通 2π
按功能分：低通、高通、带通、带阻、全通滤波器
按实现的网络结构或单位抽样响应分: IR滤波器(N阶) ∑ H(x)=-k0 a12 FIR滤波器(N-1阶) H(2)=∑h(m) n=0
按实现的网络结构或单位抽样响应分： 0 1 ( ) 1 M k k k N k k k b z H z a z 1 0 ( ) ( ) N n n H z h n z FIR滤波器（N-1阶） IIR滤波器（N阶）
2、数字滤波器的设计过程 ◆按设计任务,确定滤波器性能要求,制定技术 指标 ◆用一个因果稳定的离散LS系统的系统函数H(=) 逼近此性能指标 ◆利用有限精度算法实现此系统函数:如运算结 构、字长的选择等 ◆实际技术实现:软件法、硬件法或DSP芯片法
2、数字滤波器的设计过程 ¨ 用一个因果稳定的离散LSI系统的系统函数H(z) 逼近此性能指标 ¨ 按设计任务，确定滤波器性能要求，制定技术 指标 ¨ 利用有限精度算法实现此系统函数：如运算结 构、字长的选择等 ¨ 实际技术实现：软件法、硬件法或DSP芯片法
3、数字滤波器的技术要求 ◆选频滤波器的频率响应: H(e)=h(el)le B(0) F(e)为幅频特性:表示信号通过该滤波器后 各频率成分的衰减情况 β(jo)为相频特性:反映各频率成分通过滤波器 后在时间上的延时情况
3、数字滤波器的技术要求 ¨ 选频滤波器的频率响应： ( ) ( ) ( ) j j j j H e H e e 为幅频特性：表示信号通过该滤波器后 各频率成分的衰减情况 ( ) j H e 为相频特性：反映各频率成分通过滤波器 后在时间上的延时情况 ( j)
理想滤波器不可实现,只能以实际滤波器逼近 ◆通带:o≤O 阻带:On,≤|o≤z|H( ◆过渡带:≤o≤on I H(ele) O:通带截止频率1-an 阻带截止频率 α1:通带容限 通 阻 阻带容限 带:渡带 带 0
c ：通带截止频率 st：阻带截止频率 1 ：通带容限 2 ：阻带容限 st 2 ( ) j H e ¨ 阻带： ¨ 过渡带： c st c 1 1 ( ) 1 j H e ¨ 通带： 理想滤波器不可实现，只能以实际滤波器逼近
通带最大衰减:δ H(e 61=20lg 20lgH(e)l=-20lg(1-a1) H(e 阻带最小衰减: H(e 62=20lg hO 20gH(e-)=-20ga2 其中:|H(e)=1 当H(e)=√212=0707时,6=3B 称O为3dB通带截止频率
通带最大衰减： 1 0 1 1 ( ) 20lg 20lg ( ) 20lg(1 ) ( ) c c j j j H e H e H e 阻带最小衰减： 2 0 2 2 ( ) 20lg 20lg ( ) 20lg ( ) st st j j j H e H e H e 其中： 0 ( ) 1 j H e 当 ( c ) 2 / 2 0.707 时， j H e 称 为3dB通带截止频率 1 3dB c
