Linkwitz-Riley 交叉和作为全通滤波器

信息处理 过滤器 声音的 过滤器设计 连续信号 全部通过
2022-02-02 03:41:54

我对交叉滤波器的设计很好奇,所以我读了一些关于 Linkwitz-Riley 滤波器的资料。在我看来,一般的想法是,如果你添加 HP 和 LP 滤波器并且它们设计得当,你就会得到一个全通滤波器,这从表面上看是有意义的。但是,我似乎无法从数学上解决这个问题。使用 LR 2,我的理解是滤波器传递函数是 Q 为 0.5 的简单双二阶。

HLP(s)=ω02ω02+ω0Qs+s2

HHP(s)=s2ω02+ω0Qs+s2

如果将它们相加,您将得到:

HLP+HP(s)=ω02+s2ω02+ω0Qs+s2

除非 Q 是无限的,否则这不是全通滤波器。我在这里完全错过了什么吗?

3个回答

只是添加到答案。用于重组 L/R 滤波器的符号交替出现,因此二阶为“-”,四阶为“+”,依此类推。

代数并不是那么令人愉快,所以我只会通过二阶。二阶 L/R 低通只是两个一阶巴特沃斯低通的级联。一阶巴特沃斯是 其中 x 是归一化截止频率

L=11+jx,H=jx1+jx
x=ω/ω0

这使得 L/R 滤波器的差异

H=L2H2=12(1+jx)2(jx)2(1+jx)2=1+x2(1+jx)2

分子是实数,所以我们只需要证明分母的大小是相同的。

|(1+jx)2|=|(1+jx)|2=(1+jx)(1jx)=1+jx=ix+x2=1+x2

这确实等于分子。

另一类有趣的“重组到全通”是奇阶巴特沃斯滤波器。这里低通和高通的相位相差 90 度,因此滤波器的和和差都将创建一个全通,尽管一个具有比另一个显着更多的群延迟,并且符号的“最佳”选择也与命令。

奇数阶 Butterworth 在分频器处也只有 -3dB 的增益,而 L/R 有 -6dB。

我想在前面的答案中补充一点,二阶高通和二阶低通滤波器之间的区别通常不是全通滤波器。得到的传递函数

(1)H(s)=s2ω02s2+ω0Qs+ω02

处有两个零点和两个极点,它们要么是实值(对于,要么是复共轭对()。s0=±ω0Q12)Q>12

传递函数是全通滤波器的唯一情况是特殊情况,在这种情况下,在处有一个双极点。中存在一个零极点抵消,由此产生的传递函数变为一全通滤波器:(1)Q=12s=ω0(1)

H(s)=s2ω02s2+2ω0s+ω02(2)=(sω0)(s+ω0)(s+ω0)2=sω0s+ω0

在所有其他情况下 ( ),二阶传递函数不是全通滤波器。Q12(1)

哦。事实证明这是非常明显的,我应该通过更仔细的阅读得到它。我会因为羞耻而删除它,但会分享更正,希望它可以避免其他人同样的头痛。LR2 高通和低通传递函数的控制方程是正确的,但其中一个信号需要反转才能成为全通滤波器。根据我的研究,这可以使用逆变器电路主动完成,也可以通过翻转驱动器上的极性来完成。两个 LR2 滤波器的正确“求和”是两者的差:

HLPHP(s)=ω02s2ω02+ω0Qs+s2

这实际上是一个全通滤波器。