为什么一对复共轭零提供了一个归零滤波器?(FIR 滤光片盒)

信息处理 过滤器 离散信号 信号分析 过滤器设计 有限脉冲响应
2022-01-26 22:20:46

FIR 滤波器具有一对位于单位圆上的复共轭零点,其零点的形式为:

z1=ejω一世z2=e-jω一世
和传递函数:
H(z)=(1-z1z-1)(1-z2z-1)=1-2(ω^一世)z-1+z-2

具有以下零极点图以及幅度和频率响应图: 在此处输入图像描述

但这背后的直观想法是什么?零的位置将如何影响结果?谢谢!

1个回答

z平面上的单位圆代表频率轴,类似于虚轴jΩ在连续时间情况下的拉普拉斯变换的 s 平面上。所以系统的频率响应由下式给出H(z)什么时候z=ejωω02π表示归一化分数弧度频率(即连续时间弧度频率2πF除以采样率Fs.

也就是说,单位圆上的任何零都会在频率响应中产生零点。对于 OP 的复共轭零的情况(导致真实响应),将产生两个空值,如图所示。如果在单位圆上,零的位置是分数弧度频率,其中H(z)=0,因此称为“零”。

如果零不在单位圆上,则零点将不为零,但零越接近该频率的单位圆,零点就越低。

下图显示了 2 点移动平均滤波器的频率响应,这可能更清楚,该滤波器在z=-1. 频率响应为H(z)当 z 扫过单位圆时,因此给出分子大小作为单位圆上任意点的 z 与零位置之间的差:z-qz(或者如果有多个零,则乘以多个这样的幅度),以及由相同的极点位置给出的分母幅度:z-qp. 在这种情况下,极点位于原点,所以z-qp=1对全部z=ejω. 现在还应该清楚的是,产生的相位响应是如何形成的,因为净相位将是分子相位和分母相位之间的差(复数除法中的相位相减)。

磁力和相位响应

鉴于频率逐渐下降,这种类型的归零滤波器(仅零)不是很有效。要获得非常尖锐的零点,请将极点放置在非常接近零的位置;越靠近极点,反应越敏锐!假设对于稳定的因果线性时不变系统,所有极点都必须在单位圆内,因此极点的大小将小于但接近于 1。

此 IIR 方法在此处进一步详细说明:二阶陷波滤波器的传递函数

这也是 Richard Lyons 撰写的关于线性相位归零(或陷波)滤波器的出色文章,该滤波器确实提供了带有 FIR 方法的尖锐陷波。这也可以类似地翻译为以任何频率提供一个缺口:https ://www.dsprelated.com/showarticle/58.php