1、第五章 數(shù)字濾波器的基本結(jié)構(gòu),數(shù)字濾波器結(jié)構(gòu)的表示方法,IIR 濾波器的基本結(jié)構(gòu),FIR 濾波器的基本結(jié)構(gòu),數(shù)字濾波器結(jié)構(gòu)的表示方法,描述數(shù)字濾波器的方法,復頻域（z域）系統(tǒng)函數(shù),一般時域離散系統(tǒng)或網(wǎng)絡可以用差分方程、單位脈沖響應以及系統(tǒng)函數(shù)進行描述。,運算結(jié)構(gòu)對濾波器的實現(xiàn)很重要，尤其對于一些定點 運算的處理機，結(jié)構(gòu)的不同將會影響系統(tǒng)的精度、誤差、穩(wěn) 定性、經(jīng)濟性以及運算速度等許多重要的性能。,通過運算結(jié)構(gòu)，可以一目了然的看到系統(tǒng)運算的步驟， 加法、乘法的次數(shù)，存儲單元的多少等。而且，有限精度 (有限字長)情況下，不同運算結(jié)構(gòu)的誤差、穩(wěn)定性不同。,基本運算單元 加法器 單位延時器 常數(shù)乘法器

2、,節(jié)點支路的匯合點 輸入節(jié)點(源節(jié)點) 、輸出節(jié)點(阱節(jié)點) 分支節(jié)點、加法器 支路由起始節(jié)點到終止節(jié)點的一條有向通道 節(jié)點值（節(jié)點變量）節(jié)點上的物理量，等于該節(jié)點 所有輸入支路之和。 輸入支路的值=支路起點的節(jié)點值支路傳輸系數(shù),信號流圖用節(jié)點與有向支路描述系統(tǒng),網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)分類,FIR網(wǎng)絡 不存在反饋支路，其單位脈沖響應有限長 IIR網(wǎng)絡 存在反饋支路，即信號流圖中存在環(huán)路，其單位 脈沖響應無限長,IIR 濾波器的基本結(jié)構(gòu),IIR 數(shù)字濾波器,系統(tǒng)函數(shù),特點：,h(n)是無限長序列；,系統(tǒng)函數(shù)在有限z平面上有極點，即 ak 不全為零；,遞歸型結(jié)構(gòu),零、極點系統(tǒng)bk（k0）不全為零,全極點系統(tǒng)bk

3、（k0）全部為零,系統(tǒng)函數(shù)在有限z平面上只有極點沒有零點,系統(tǒng)函數(shù)在有限z平面上既有極點又有零點,（有理分式）,直接型結(jié)構(gòu),w(n),M+N 個延時單元,x(n-1),x(n-2),x(n-M),x(n-M+1),y(n-1),y(n-2),y(n-N),y(n-N+1),直接型結(jié)構(gòu)的缺點,需要（N+M）個延時單元，太多。 系數(shù)ak、bk對濾波器性能的控制不直接，這是由于它們與極點、零點的關(guān)系不明顯，因而調(diào)整困難，一個ak、bk的改 變會影響系統(tǒng)所有零點或極點的分布。 對字長變化敏感（對ak、bk的準確度要求嚴格），容易 出現(xiàn)不穩(wěn)定或產(chǎn)生較大誤差。階數(shù)高時，上述影響更大。,直接型結(jié)構(gòu),直接型的

4、優(yōu)缺點,優(yōu)點： 具有實現(xiàn)N階濾波器所需的最少的延時單元，可節(jié)省 寄存器或存儲單元；所以直接型又稱為“典范型”。 缺點： 缺點同直接I型。,通常在實際中很少采用上述兩種直接型結(jié)構(gòu)實現(xiàn)高階 系統(tǒng)，而是把高階變成一系列不同組合的低階（一、二階） 系統(tǒng)來實現(xiàn)，這些低階系統(tǒng)常用“典范型”實現(xiàn)。,轉(zhuǎn)置結(jié)構(gòu),對于單輸入、單輸出的系統(tǒng)，通過反轉(zhuǎn)網(wǎng)絡中的 全部支路的方向，并且將其輸入和輸出互換，得出的 流圖具有與原始流圖同樣的傳遞函數(shù)。,轉(zhuǎn)置后，加法節(jié)點變?yōu)榉种Ч?jié)點，而分支節(jié)點 變?yōu)榧臃ü?jié)點。,轉(zhuǎn)置直接 II 型結(jié)構(gòu),級聯(lián)型結(jié)構(gòu),按零、極點將H(z)的分子和分母進行因式分解，即,二階基本節(jié),一階基本節(jié)、二階基本

5、節(jié),直接型,級聯(lián)型結(jié)構(gòu)信號流圖,基于直接II型的級聯(lián)型結(jié)構(gòu),級聯(lián)型結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點,缺點： 1. 各基本節(jié)的配合與排序，存在著最優(yōu)化的問題； 2. 有誤差累積的現(xiàn)象。,另外，級聯(lián)各節(jié)之間要有電平的放大和縮小，以使變量值 不會太大（溢出）或太?。ㄐ旁氡鹊停?并聯(lián)型結(jié)構(gòu),將H(z)進行部分分式展開，即（一般 NM ）,畫出各二階基本節(jié)的直接型結(jié)構(gòu)，再將它們并聯(lián),一階基本節(jié)、二階基本節(jié),直接型,一階基本節(jié) （一階節(jié)）,并聯(lián)型結(jié)構(gòu)信號流圖,基于直接II型的并聯(lián)型結(jié)構(gòu),并聯(lián)型結(jié)構(gòu)優(yōu)缺點,優(yōu)點： 1. 運算速度快； 2. 各并聯(lián)基本節(jié)的誤差互不影響， 因此比級聯(lián)型的誤差一般說要稍小一些； 3. 可以單獨調(diào)整極點的位置 。 缺點: 不能如級聯(lián)型那樣直接調(diào)整零點。,FIR數(shù)字濾波器的基本結(jié)構(gòu),FIR 數(shù)字濾波器,特點：,h(n)是有限長序列；,系統(tǒng)函數(shù)在有限z平面上只有零點沒有極點，即 ak 全為零；,非遞歸型結(jié)構(gòu)，也可以用遞歸型結(jié)構(gòu)實現(xiàn)。,又稱為全零點系統(tǒng),系統(tǒng)函數(shù),若h(n)為N點序列，且0nN-1，則系統(tǒng)函數(shù)為,（多項式）,直接型結(jié)構(gòu),N個乘法器，(N-1)個延遲單元，(N