数字滤波器的基本结构培训课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第5章 数字滤波器的基本结构,数字滤波器的基本结构,5.1,数字滤波器结构的表示方法,数字滤波器是数字信号处理的一个重要组成部分。,数字滤波实际上是一种运算过程,，其功能是将一组输入的数字序列通过一定的运算后转变为另一组输出的数字序列，因此它本身就是一台数字式的处理设备。,数字滤波器一般可用两种方法实现：,1)根据描述数字滤波器的数学模型或信号流图，用数字硬件装配成一台专门的设备，构成专用的信号处理机；2)直接利用通用计算机，将所需要的运算编成程序让计算机来执行，即用软件来实现数字滤波器。,数字滤波器是离散时间系统，所处理的信号是离散时间信号。一般时域离散系统或网络可以用差分方程、单位脉冲响应以及系统函数进行描述。如果一个数字滤波器可以用系统函数表示为,(5-1),则描述系统输入、输出关系的,N,阶常系数差分方程为,(5-2),对于同一个系统函数,H,(,z,)，对输入信号的处理可实现的算法有很多种，每一种算法对应于一种不同的运算结构（网络结构）。,对应于每一种不同的运算结构，都可用三种基本的运算单元来实现：,1）乘法器；2）加法器；3）单位延时。,例：,基本运算单元常用两种表示方法表示,：1）方框图法；2）信号流图法。,图 5-1 基本运算的方框图表示及信号流图表示,方框图表示法 信号流图表示法,二阶数字滤波器：,信号流图是一种有向图，它用箭头的有向线段来代表一条支路，箭头的方向代表信号流动的方向，有向线段上标注出支路的传输值。,源节点或输入节点,阱节点或输出节点,加法器,分支节点,输入支路的信号值,等于这一支路起点处节点信号值乘以支路上的传输系数。如果支路上不标传输系数值，则认为其传输系数为1，而,延迟支路,则用延迟算子,z,-1,表示，它表示单位延时。,5.2 IIR滤波器的基本结构,单位冲激响应,h,(,n,)是无限长的；,系统函数,H,(,z,)在有限,z,平面（）上有极点;,结构上存在着输出到输入的反馈,即结构上是递归型的.,无限长单位冲激响应滤波器有如下几个特点：,IIR滤波器的结构分类：,直接型,直接,型,级联型,并联型,一、直接型结构,N,阶的IIR滤波器的系统函数和常系数差分方程为,系统的输出,y,(,n,)由两部分构成：第一部分是一个对输入,x,(,n,)的,M,阶延时链结构，每阶延时抽头后加权相加，构成一个横向结构网络。第二部分 是一个对输出,y,(,n,)的,N,阶延时链的横向结构网络，是由输出到输入的反馈网络。由这两部分相加构成输出,y,(,n,)，其结构图,如图5-4,。,图5-4 实现,N,阶差分方程的直接I型结构,实现系统函数零点,实现系统函数极点,共（,M+N,）个延时单元,一个线性移不变系统，若交换其级联子系统的次序，系统函数是不变的，即总的输入输出关系不改变。,二、直接型（典范型、正准型）结构,实现系统函数极点,实现系统函数零点,图5-5 直接I型的变型,图 5-6 直接型结构,结构图5-5中有两条完全相同的对中间变量,y,2,(,n,)进行延迟的延时链,可以合并这两条延时链,得到直接型结构.,只需,N,个延时单元,1）直接型比直接型结构延时单元少，用硬件实现可以节省寄存器，比直接型经济；若用软件实现则可节省存储单元。,2）对于高阶系统直接型结构都存在调整零、极点困难，对系数量化效应敏感度高等缺点。,直接,型与直接,型的比较,三、级联型结构,（）,1级联型结构,极点,零点,实极点,实零点,复共轭零点,复共轭极点,M=M,1,+,2,M,2,N=N,1,+,2,N,2,奉茶也是有技巧的，需要恰当的引导服务或肢体语言。在很多场合都可能用到，比如客户坐下来洽谈商务的时候顺便请他喝茶。奉茶给客户的时候，一种情形是放在桌上，另一种情形是顾客会顺手接过茶杯，这些过程都需要注意礼仪。,【案例】,4.3掌握当天的生产动态、设备运行情况，及时解决生产中的问题。,17.1 如果本标书第二章“前附表”中允许投标人提交备选方案的，投标人可以除按招标文件规定提交主选方案外，再提交备选方案，且须注明主选方案与备选方案，如未注明则以开标时唱出的第一个方案为主选方案。备选方案应说明与主选方案的差异，与主选方案一样完整，并实质性响应招标文件的要求。,重庆机电控股（集团）公司推荐优秀青年人才,8.4 对内报表管理制度,41.签订合同,5、现金银行：企业日常的现款收付业务较频繁时可以使用此功能来进行处理，其中所包括的单据有其它收入单、费用支出单、取现.存款.转帐单、待摊费用发生单、待摊费用摊销单等。,本招标文件的最终解释权归采购代理机构，当对一个问题有多种解释时以采购代理机构的书面解释为准。招标文件未做须知明示，而又有相关法律、法规规定的，采购代理机构对此所做解释以相关的法律、法规规定为依据。,产品功能令人满意,e.统计方法的选定必须满足工艺管理的要求，有助于工艺参数的优化，提高工艺技术水平和工艺改进。,（把共轭因子组合成,实系数的二阶因子）,（将实系数的两个一阶,因子组合成二阶因子）,二阶基本节（用典范型结构实现）,级联的节数：,当,M,N,时，共有 节。表示取整.,如果有奇数个实零点，则有一个系数 等于零；,如果有奇数个实极点，则有一个系数 等于零。,H,1,(,z,),H,2,(,z,),图5-7 级联结构的一阶基本节和二阶基本节结构,图5-8 级联结构（,M,=,N,）,图5-9 六阶IIR滤波器的级联结构,2级联型结构的特点,调整系数 就能单独调整滤波器的第,k,对零点，对其他零极点并无影响；同样,调整系数 也只单独调整了第,k,对极点，而不影响其它零极点。因此，与直接型结构相比，级联型结构便于准确地实现滤波器零、极点，因而便于调整滤波器的频率响应性能。,1并联型结构,(4-6),四、并联型结构,（）,把系统函数,H,(,z,)展开成部分分式之和的形式，就可以得到IIR滤波器的并联型结构：,实数,共轭复数,N,=,N,1,+2,N,2,当,M,0处收敛，在|,z,|0处只有零点，即有限,z,平面（）只有零点，而全部极点都在,z,=0处（因果系统）；,3）结构上主要是非递归结构，没有输出到输入的反馈，但有些结构中（例如频率采样结构）也包含有反馈的递归部分。,5.3 FIR,滤波器的基本结构,FIR滤波器的结构分类：,横截型结构,级联型结构,频率采样型结构,快速卷积型结构,线性相位FIR滤波器的结构,设FIR滤波器的单位冲激响应,h,(,n,)为一个,N,点序列，则滤波器的系统函数为：,它在,z,=0处有（,N,-1）阶极点，有（,N,-1）个零点位于有限,z,平面的任何位置。,（5-10）,(5-11),一横截型（卷积型、直接型）结构,（）,线性移不变系统的卷积和公式,输入,x,(,n,)的延时链的横向结构,图5-15 FIR滤波器的横截型结构,图5-16 图5-15的转置结构,（1）对工作进行量化、细化、管理、监控。,奉茶有个“左下右上”的口诀，即：右手在上扶住茶杯，左手在下托着杯底。这样，客户在接茶杯的时候也是左下右上，从而避免了两个人之间肌肤接触。这是个细微的礼节，但是重视细节可以避免引起不必要的尴尬。,此外，影响员工之间配合的因素还包括人性的局限性，即：惯性、随性和惰性。对于惯性，要使用培训技巧让员工参与实际演练，还要创造一个团队氛围。个体随着团队走，人就逐渐改变惯性，并且不断地强化到后来形成新的、良好的惯性；对于随性，可以组织集合、检验和检讨；对于惰性，则要严格奖惩制度，批评、处分、奖励要得当。这样，三性问题就会迎刃而解。,4.1.7现场安全生产监督检查的内容及方法；,2、经营、管理、行政、党务等部门的优秀青年；,9.4.3 成交供应商无正当理由不与采购人签订政府采购合同的；,服务人员要懂得肯定、塑造顾客的价值，让顾客感到他的作用和地位。称赞、肯定、感谢顾客的配合都是很好的技巧。在行销人员和顾客之间建立良好的关系，最好的方法就是塑造对方的价值，彼此认可、相互激励。,2、企业团(总)支部委员会对递交入党申请书一个月以上的团员青年，在广泛听取所在企业或岗位团员、青年意见的基础上，写出考察意见，并征得所在企业党组织意见后，经团(总)支部委员会讨论，确定为推优对象，报上级团委确认后，填写优秀团员、青年入党积极分子推荐表,由上级团委向企业党组织推荐；,装修管理也是构筑物管理的一个主要内容，其中涉及到结构、通道、墙纸天花材料及有关设施的衔接，因此是一个综合性也是经常性的工作。,一个卓越的企业应该规划衡量标准具体的服务内涵，与其服务需求和服务策略相对应。在服务挂帅的前提下，很多企业也在向服务业靠拢，设计出相应的服务内涵。例如福特汽车把自己的宗旨定义为“从制造业走向服务业的汽车企业”；尼桑汽车则打出“就是为你用心”的口号，提供预约维修、保养，还有局部的装饰等服务以方便顾客节省时间。,37.1 评标委员会根据招标人的授权直接确定中标人。,19.3 卖方在本合同项下的未尽责任和义务不能因为卖方向买方支付了本合同第18条所规定的赔偿费而被免除。,8.1竞争性磋商响应文件正本、所有副本，应分别封装于不同的密封袋内，密封袋上应分别标上“正本”、“副本”、并注明竞争性磋商响应人名称、采购项目编号、采购项目名称。,二.级联型结构,（）,图5-17 FIR滤波器的级联型结构（,N,为奇数）,当需要控制系统传输零点时，将传递函数,H,(,z,)分解成二阶实系数因子的形式：,对 取整,1）这种结构的每一节控制一对零点，因而在需要控制传输零点时，可以采用它。,比卷积型的系数,h,(,n,)要多，因而所需的乘法次数也比,卷积型的要多。,级联型结构的特点：,2）这种结构所需要的系数,由频域采样定理可知，对有限长序列,h,(,n,)的,z,变换,H,(,z,)在单位圆上做,N,点的等间隔采样，,N,个频率采样值的离散傅里叶反变换所对应的时域信号,h,N,(,n,)是原序列,h,(,n,)以采样点数,N,为周期进行周期延拓后的主值序列，当,N,大于等于原序列,h,(,n,)长度,M,时,h,N,(,n,)=,h,(,n,)，不会发生信号失真，此时,H,(,z,)可以用频域采样序列,H,(,k,)内插得到，内插公式如下：,三.频率采样型结构,H,(,z,)可以重写为,(5-14),H,(,z,)级联的第一部分,H,c,(,z,)：,是一个FIR子系统，是由,N,阶延时单元组成的梳状滤波器，,如图5-18所示,。,i,=0,1，2,N,-1,即,H,c,(,z,),在单位圆上有,N,个等间隔的零点，它的频率,响应为,令,图 5-18 梳状滤波器结构及频率响应幅度,H,(,z,)级联的第二部分：,它是由,N,个一阶网络 组成的并联结构，每个一阶网络都是一个具有单极点的IIR子系统。,令,即每一个一阶网络在单位圆上都有一个极点，因此，,H,(,z,)的第二部分是一个有,N,个极点的谐振网络。,H,(,z,)级联的第一部分零点：,说明：第二部分这些谐振器的,N,个极点正好与第一部分梳状滤波器的,N,个零点相抵消，从而使,H,(,z,)在这些频率上的响应等于,H,(,k,)。把这两部分级联起来就可以构成FIR滤波器的频率采样型结构，,如图5-19所示,。,H,(,z,)级联的第二部分极点：,图 5-19 FIR滤波器的频率采样型结构,频率采样型结构的优点,（1,）频率采样型结构的系数,H,(,k,)直接就是滤波器在,=2,k,/,N,处的响应值，因此可以直接控制滤波器的响应；,（2）只要滤波器的阶数,N,相同，对于任何频响形状，其梳状滤波器部分的结构完全相同，,N,个一阶网络部分的结构也完全相同，只是各支路的增益,H,(,k,)不同，因此频率采样型结构便于标准化、模块化。,频率采样型结构的缺点,（1）频率采样型结构中所有的系数,H,(,k,)和 一般为复数，复数相乘运算实现起来较麻烦；,（2）系统稳定是靠位于单位圆上的,N,个零极点对消来保证的，如果滤波器的系