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數(shù)字濾波器的三種設(shè)計(jì)方法
最早的濾波器應(yīng)該是模仿濾波器,它分為有源和無(wú)源兩種。數(shù)字濾波器和模仿濾波有著很多類似之處,不過(guò)相對(duì)來(lái)說(shuō)數(shù)字濾波器穩(wěn)定性和線性度更好,應(yīng)用也比擬普遍,數(shù)字濾波器能夠由數(shù)字網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造、查找表和FFT快速傅里葉變換來(lái)完成。在工業(yè)消費(fèi)中數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)辦法主要有以下三種:
1. 窗函數(shù)設(shè)計(jì)法
從時(shí)域動(dòng)身,把理想的無(wú)限長(zhǎng)的hd(n)用一定外形的窗函數(shù)截取成有限長(zhǎng)的h(n),以此h(n)來(lái)迫近hd(n),從而使所得到的頻率響應(yīng)H(ejω)與所請(qǐng)求的理想頻率響應(yīng)Hd(ejω)相接近。優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單、適用,缺陷是截止頻率不易控制。
2.頻率抽樣設(shè)計(jì)法
從頻域動(dòng)身,把給定的理想頻率響應(yīng)Hd(ejω)加以等距離抽樣,所得到的H(k)作逆離散傅氏變換,從而求得h(n) ,并用與之相對(duì)應(yīng)的頻率響應(yīng)H(ejω)去迫近理想頻率響應(yīng)Hd(ejω)。優(yōu)點(diǎn)是直接在頻域停止設(shè)計(jì),便于優(yōu)化,缺陷是截止頻率不能自在取值。
3.等波紋迫近計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)法
前面兩種辦法固然在頻率取樣點(diǎn)上的誤差十分小,但在非取樣點(diǎn)處的誤差沿頻率軸不是平均散布的,而且截止頻率的選擇還遭到了不用要的限制。因而又由切比雪夫理論提出了等波紋迫近計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)法。它不但能精確地指定通帶和阻帶的邊緣,而且還在一定意義上完成對(duì)所希冀的頻率響應(yīng)實(shí)行最佳迫近。
頻域?yàn)V波和空域?yàn)V波實(shí)質(zhì)是相同的,只是完成途徑不同。簡(jiǎn)單的辦法是先肯定階數(shù),然后算出各個(gè)系數(shù)。理想低通的單位沖激響應(yīng)是無(wú)限長(zhǎng)的,用有限沖擊響應(yīng)濾波器來(lái)模仿具有無(wú)限長(zhǎng)單位沖激響應(yīng)的低通濾波器,必然要停止截?cái)啵噪A數(shù)越大(窗口越長(zhǎng)),精度越高。當(dāng)然截?cái)嗟拈L(zhǎng)度越長(zhǎng),就越迫近理想低通濾波器,精度也就越高。
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