使用多相滤波器组 (PFB) 的目的

信息处理 频谱 过滤器组
2022-01-27 11:13:37

与仅使用 FFT 相比,使用多相滤波器组 (PFB) 进行频谱分析有什么优势?在标准的“临界采样”均匀 DFT 滤波器组中,多相抽取/滤波之后是M点 DFT 块,它使用 FFT 以计算有效的方式实现 PFB 的最后一步。

如果您无论如何都必须进行 FFT,为什么还要使用 PFB?是我可以在前端选择自定义原型低通滤波器的原因吗?我错过了一些计算节省吗?

编辑:如果将此与一组正交下变频器进行比较,如果 FFT 在数学上相同,那么使用 PFB 的意义何在?不能耽误N需要填充 FFT 块的样本,因为抽取的分支具有1/N率,这意味着您将在任何一种方法中平均等待相同的时间。我错过了什么?

2个回答

如您所料,多相滤波器组方法的一个优点是您可以控制每个通道的频率响应。单独使用 DFT 时,您对每个 bin 所覆盖的频带的控制有限(在无窗情况下以Dirichlet 核为特征,或通过您选择的任何窗函数的频率响应来表征)。这对于很多应用程序来说已经足够了。

然而,在其他一些应用中,您可能希望更严格地控​​制每个通道的频率响应。假设您想构建一个基于 DFT 的频谱分析仪,具有非常特殊的规格(例如,在输出箱之间的中点处 -3 dB 响应,在距中心一个箱间隔处 -80 dB 响应)。您可以利用多相滤波器组结构来实现实现指定性能水平所需的任何滤波器。

另一个应用是在通道化器之后需要重建的情况:如果您在设计多相滤波器时很小心,您实际上可以执行直接的频谱修改(类似于许多信号处理初学者尝试使用 DFT 的“理想滤波” ) 在频域中,然后使用合成滤波器组将复合信号带回时域。这种具有级联分析和综合阶段的结构被称为多路复用器

PFB 并不是真正用于频谱分析。PFB 的主要特点是您可以使用它从 FFT 输出创建多个独立的流,就好像您有多个独立的正交下变频器一样,同时比正交下变频器方法的计算效率高得多。