考虑一个通用 LTI 系统的频率响应,以分裂幅度-相位形式编写:
H(f)=∣∣H(f)∣∣ejarg{H(f)}=A(f)ejϕ(f)
在哪里
A(f)ϕ(f)≜∣∣H(f)∣∣≜arg{H(f)}
A(f)≥0代表系统的幅值响应,是它的相位响应。现在,假设系统在所有频率上都具有零相位滞后。也就是说,。那么它的频率响应就是:ϕ(f)ϕ(f)=0
H(f)=A(f)
我们从中观察到,系统具有实值的频率响应(并且是非负的,但这在这里不相关)。
现在,回想一下傅里叶变换的厄米对称性:
如果频域信号是实值的,则其傅里叶变换对偶是 Hermitian 对称的。即:
H(f)h(t)
h(−t)=h∗(t)
的傅里叶逆变换得到的信号是厄米对称的。但是,请记住,LTI 系统频率响应的傅里叶逆变换是其脉冲响应。因此,这意味着理论零相位系统的脉冲响应是厄米对称的。H(f)
因此,如果脉冲响应的任何值都不为零的某些值它也是非零的。这里有两种可能的情况要讨论:h(t)t>0t<0
h(t)的某些值,非零。t>0由于脉冲响应的 Hermitian 对称性,对于的相应值,它也必须是非零的。如果 LTI 系统对于任何具有非零的脉冲响应,则它是非因果的,因此在实时实现中是无法实现的。t<0t<0
h(t)=0对于所有 0 。t>0在这种情况下,要么为零,要么是一个脉冲函数。这两者在技术上都是零相位因果滤波器,所以严格来说它们是可以实现的。但是,它们是退化的情况,不是很有趣(它们只对应于输入信号的恒定缩放)。h(t)t
因此,总而言之,除了最微不足道的幅度响应(常数)之外,不可能实现非因果(因此是实时)零相位滤波器。