最新數(shù)字信號處理chap5-1..教學(xué)講義PPT課件.ppt

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1、進(jìn)入夏天，少不了一個熱字當(dāng)頭，電扇空調(diào)陸續(xù)登場，每逢此時(shí)，總會想起那一把蒲扇。蒲扇，是記憶中的農(nóng)村，夏季經(jīng)常用的一件物品。　　記憶中的故鄉(xiāng)，每逢進(jìn)入夏天，集市上最常見的便是蒲扇、涼席，不論男女老少，個個手持一把，忽閃忽閃個不停，嘴里叨叨著“怎么這么熱”，于是三五成群，聚在大樹下，或站著，或隨即坐在石頭上，手持那把扇子，邊嘮嗑邊乘涼。孩子們卻在周圍跑跑跳跳，熱得滿頭大汗，不時(shí)聽到“強(qiáng)子，別跑了，快來我給你扇扇”。孩子們才不聽這一套，跑個沒完，直到累氣喘吁吁，這才一跑一踮地圍過了，這時(shí)母親總是，好似生氣的樣子，邊扇邊訓(xùn)，“你看熱的，跑什么？”此時(shí)

2、這把蒲扇，是那么涼快，那么的溫馨幸福，有母親的味道！　　蒲扇是中國傳統(tǒng)工藝品，在我國已有三千年多年的歷史。取材于棕櫚樹，制作簡單，方便攜帶，且蒲扇的表面光滑，因而，古人常會在上面作畫。古有棕扇、葵扇、蒲扇、蕉扇諸名，實(shí)即今日的蒲扇，江浙稱之為芭蕉扇。六七十年代，人們最常用的就是這種，似圓非圓，輕巧又便宜的蒲扇?！　∑焉攘鱾髦两瘢业挠洃浿?，它跨越了半個世紀(jì)，也走過了我們的半個人生的軌跡，攜帶著特有的念想，一年年，一天天，流向長長的時(shí)間隧道，裊數(shù)字信號處理chap5-1..5.1引言數(shù)字濾波是數(shù)字信號處理的一個基本應(yīng)用。一個數(shù)字濾波器的系統(tǒng)函數(shù)

3、一般表示為有理函數(shù)形式：2、數(shù)字濾波器的實(shí)現(xiàn)方法：數(shù)字濾波器的功能就是把輸入序列x(n)通過一定的運(yùn)算變換成輸出序列y(n)。（a）直接利用通用的計(jì)算機(jī)和通用軟件編程實(shí)現(xiàn)；（b）利用專用數(shù)字硬件、專用的DSP芯片實(shí)現(xiàn)。3、數(shù)字濾波的基本操作：①加法，②乘法，③延遲。5.1引言5.2用信號流圖表示網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖示基本信號流圖，寫出各節(jié)點(diǎn)變量的表達(dá)式根據(jù)信號流圖可以求出網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)函數(shù)，方法是列出各個節(jié)點(diǎn)變量方程，形成聯(lián)立方程組，并進(jìn)行求解，求出輸出與輸入之間的z域關(guān)系。5.2用信號流圖表示網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)經(jīng)過聯(lián)立求解得到：當(dāng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜時(shí)，上面利用節(jié)點(diǎn)變

4、量方程聯(lián)立求解的方法較麻煩，可用梅森（Masson）公式直接寫H(z)表示式方便。5.2用信號流圖表示網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)71235465.2用信號流圖表示網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)根據(jù)信號流圖寫出輸入與輸出之間的關(guān)系。5.3IIR系統(tǒng)的基本網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)IIR濾波器的特點(diǎn)：1、單位沖激響應(yīng)h(n)是無限長的。2、系統(tǒng)函數(shù)H(z)在有限z平面（）上有極點(diǎn)存在，系統(tǒng)可能不穩(wěn)定。3、結(jié)構(gòu)上是遞歸型的，即存在著輸出到輸入的反饋。IIR（Infiniteimpluseresponse）無限長單位沖激響應(yīng)一、直接型1、直接I型（1）差分方程（N階）（2）系統(tǒng)函數(shù)5.3IIR系統(tǒng)的基本網(wǎng)絡(luò)

5、結(jié)構(gòu)（3）結(jié)構(gòu)流圖（按差分方程可以寫出）5.3IIR系統(tǒng)的基本網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)（4）特點(diǎn)第一個網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)零點(diǎn)，即實(shí)現(xiàn)x(n)延時(shí)加權(quán)：第二個網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)極點(diǎn)，即實(shí)現(xiàn)y(n)延時(shí)加權(quán)：可見，第二網(wǎng)絡(luò)是輸出延時(shí)，即反饋網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)共需（M+N）個存儲延時(shí)單元。5.3IIR系統(tǒng)的基本網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)2、直接II型（典范型）線性移不變系統(tǒng)的性質(zhì)，交換內(nèi)部子系統(tǒng)的位置，其系統(tǒng)函數(shù)不變，即總的輸入輸出關(guān)系不變，但系統(tǒng)內(nèi)部的狀態(tài)會改變。為此，可以交換直接I型中2個網(wǎng)絡(luò)的位置。5.3IIR系統(tǒng)的基本網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)交換直接I型中2個網(wǎng)絡(luò)的位置如下：交換后，中間的延遲變量相同，可以合并。5.

6、3IIR系統(tǒng)的基本網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)所以：直接II型（典范型）的結(jié)構(gòu)改變級聯(lián)次序后，將中間的兩條完全相同的延時(shí)鏈合并。這樣延時(shí)單元可以節(jié)省一倍，即N階濾波器只需要N級延時(shí)單元。5.3IIR系統(tǒng)的基本網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)[例]IIR數(shù)字濾波器的系統(tǒng)函數(shù)H(z)為畫出該濾波器的直接型結(jié)構(gòu)。解：由H(z)寫出差分方程如下：5.3IIR系統(tǒng)的基本網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)該濾波器的直接型結(jié)構(gòu)如下：（請?zhí)钊胗嘘P(guān)系數(shù)）附：5.3IIR系統(tǒng)的基本網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)直接型結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)：系數(shù)ai、bi對濾波器性能的控制關(guān)系不直接，調(diào)整不方便。極點(diǎn)對系數(shù)的變化過于靈敏，從而使系統(tǒng)頻率響應(yīng)對系統(tǒng)變化過于靈敏，也就是

7、對有限精度（有限字長）運(yùn)算過于靈敏，容易出現(xiàn)不穩(wěn)定或產(chǎn)生較大誤差。5.3IIR系統(tǒng)的基本網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)二、級聯(lián)型把H(z)分解（因式分解）成幾個一階或二階數(shù)字網(wǎng)絡(luò)的級聯(lián)形式：式中表示一個一階或二階的數(shù)字網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)函數(shù)，每個的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)均采用前面介紹的直接型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。5.3IIR系統(tǒng)的基本網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)步驟：（1）先將系統(tǒng)函數(shù)按零、極點(diǎn)進(jìn)行因式分解其中，pk為實(shí)零點(diǎn)，ck為實(shí)極點(diǎn)；qk，qk*表示復(fù)共軛零點(diǎn)，dk，dk*表示復(fù)共軛極點(diǎn)，M=M1+2M2，N=N1+2N25.3IIR系統(tǒng)的基本網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)（2）將共軛因子展開，構(gòu)成實(shí)系數(shù)二階因子，則得（3）將分

8、子、分母均為實(shí)系數(shù)的二階多項(xiàng)式放在一起，形成一個二階網(wǎng)絡(luò)：5.3IIR系統(tǒng)的基本網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)用公式表示為:分解后的可用二階或一階的直接型結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。5.3IIR系統(tǒng)的基本