1、
總的來看,IIR數字濾波器的設計方法有直接法和間接法。直接設計法通過零極點累試進行,根據平面上零極點位置與頻率響應的關系,通過不斷嘗試設計零極點的個數和位置來獲取希望的頻率響應。間接法中根據給定的技術指標,先選擇低通濾波器逼近模型,然后設計相應的模擬低通濾波器,最后將模擬低通濾波器轉換成數字濾波器(間接法是本章學習的重點)。
2、
濾波器設計之始,需要根據工程實際所需確定所設計濾波器的技術指標。
3、
模擬低通濾波器的設計:首先提出一個原型濾波器的幅度函數平方,根據技術指標確定濾波器的階數并求出該原型濾波器的全部極點,取位于
平面左半平面的極點構成所求濾波器的幅度函數。常見的原型濾波器有巴特沃斯、切比雪夫、橢圓濾波器等。
4、
模擬低通濾波器轉換為數字低通濾波器的方法如下:
脈沖響應不變法是把模擬濾波器的單位脈沖響應經過采樣作為相應數字濾波器的單位脈沖響應。其平面和平面的映射關系為。脈沖響應不變法的優點是數字頻率和模擬頻率為線性關系,即,缺點是會產生頻譜混疊,適用低通、帶通濾波器設計。
雙線性變換法是為克服脈沖響應不變法的頻譜混疊現象提出的,其將平面上經過壓縮和二次映射,完成平面到平面的單值映射,關系為。雙線性變換法的優點是不會產生頻譜混疊,但卻引入頻率的非線性失真,即數字頻率和模擬頻率的關系為非線性關系,即。
兩種變換方法的特點可以用下圖的思維導圖展示:
5、
其他類型數字(高通、帶通、帶阻)濾波器的設計都要把給定的這些濾波器技術指標轉換成相應的模擬低通濾波器指標進行設計,得到模擬低通濾波器后,經過頻率變換轉換為其它類型模擬濾波器,然后再映射成相應類型的數字濾波器。
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