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如何计算滤波器输出?

时间:2023-06-23 理论教育 版权反馈
【摘要】:通常的卷积求和形式为如果再次将讨论限定在可实现的信号和系统范围内,那么因果系统的卷积求和变为对一个有限冲激响应FIR系统,构成系统脉冲响应的滤波器系数项是独立的。滤波器系数通常称为b项系数。做一个代替并且牢记一个N阶FIR滤波器有N+1项系数,卷积求和表现为FIR差分等式的常见形式为这一等式告诉我们为了计算当前输出值,y[0],我们必须执行点乘B·X。图3.2 与FIR滤波器实现有关的结构框图

如何计算滤波器输出?

为了计算一个连续时间系统的输出,一个连续时间输入信号已经加载到这个系统上,我们需要把输入信号和系统的脉冲响应函数进行卷积。因为这个卷积是连续信号,我们用积分方法(离散信号用求和代替积分)。因而为计算输出我们需要计算卷积值。这是一个令许多初学者感到神秘和困难的运算过程(然而习惯于使用卷积———这一点一再被提及)。

一般的卷积形式为

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如果我们把讨论限定在可实现的信号和系统范围内,也就是因果系统(比如,我们计算不出输入信号到达以前的系统输出)卷积变为

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同样地,为计算离散时间系统的输出,输入信号也是离散时间信号,我们使用卷积求和。通常的卷积求和形式为

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如果再次将讨论限定在可实现的信号和系统范围内,那么因果系统的卷积求和变为

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对一个有限冲激响应FIR系统,构成系统脉冲响应的滤波器系数项是独立的。滤波器系数通常称为b项系数。在Matlab中,当全部的b项系数构成一个矢量,称为矢量B。做一个代替(用b代替h)并且牢记一个N阶FIR滤波器有N+1项系数,卷积求和表现为FIR差分等式的常见形式为

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这一等式告诉我们为了计算当前输出值,y[0],我们必须执行点乘B·X。这里B={b[0],b[1],…,b[N]},并且X代表输入信号的当前值和过去值,X={x[0],x[-1],…,x[-N]}即是

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下面的框图说明的是FIR差分关系式实现,也是FIR滤波器的另一种表述形式,如图3.2所示。框图中包含z-1的是延迟项,存储的是前一个采样周期的值。延迟框可以看作是同步移位寄存器,移位时钟依赖于ADC采样时钟或者DAC的转换时钟,而且比较有代表性的存储器位于DPCPU上。

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图3.2 与FIR滤波器实现有关的结构框图

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