1、
總的來看,IIR數(shù)字濾波器的設(shè)計方法有直接法和間接法。直接設(shè)計法通過零極點累試進行,根據(jù)平面上零極點位置與頻率響應(yīng)的關(guān)系,通過不斷嘗試設(shè)計零極點的個數(shù)和位置來獲取希望的頻率響應(yīng)。間接法中根據(jù)給定的技術(shù)指標,先選擇低通濾波器逼近模型,然后設(shè)計相應(yīng)的模擬低通濾波器,最后將模擬低通濾波器轉(zhuǎn)換成數(shù)字濾波器(間接法是本章學習的重點)。
2、
濾波器設(shè)計之始,需要根據(jù)工程實際所需確定所設(shè)計濾波器的技術(shù)指標。
3、
模擬低通濾波器的設(shè)計:首先提出一個原型濾波器的幅度函數(shù)平方,根據(jù)技術(shù)指標確定濾波器的階數(shù)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(gòu)成所求濾波器的幅度函數(shù)。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(zhuǎn)換為數(shù)字低通濾波器的方法如下:
脈沖響應(yīng)不變法是把模擬濾波器的單位脈沖響應(yīng)經(jīng)過采樣作為相應(yīng)數(shù)字濾波器的單位脈沖響應(yīng)。其平面和平面的映射關(guān)系為。脈沖響應(yīng)不變法的優(yōu)點是數(shù)字頻率和模擬頻率為線性關(guān)系,即,缺點是會產(chǎn)生頻譜混疊,適用低通、帶通濾波器設(shè)計。
雙線性變換法是為克服脈沖響應(yīng)不變法的頻譜混疊現(xiàn)象提出的,其將平面上經(jīng)過壓縮和二次映射,完成平面到平面的單值映射,關(guān)系為。雙線性變換法的優(yōu)點是不會產(chǎn)生頻譜混疊,但卻引入頻率的非線性失真,即數(shù)字頻率和模擬頻率的關(guān)系為非線性關(guān)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(shù)字(高通、帶通、帶阻)濾波器的設(shè)計都要把給定的這些濾波器技術(shù)指標轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的模擬低通濾波器指標進行設(shè)計,得到模擬低通濾波器后,經(jīng)過頻率變換轉(zhuǎn)換為其它類型模擬濾波器,然后再映射成相應(yīng)類型的數(shù)字濾波器。
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