再次,相位和群延迟之间的混淆

信息处理 低通滤波器 阶段 群延迟
2022-01-28 05:11:03

尽管如此,阅读此内容后,我无法找到关于 b/w 相位和 grpdelay 函数的差异以及 grpdelay 输出的解释的清晰清晰度。我设计了一个截止频率为 0.04Hz的低通巴特沃斯滤波器。与原始信号相比,过滤后的输出存在延迟。我想知道这个延迟。我在matlab中使用了grpdelay函数(grpdelay(b,a,N/2))。这是我得到的输出。在此处输入图像描述. 我读到 grpdelay 应该将相位响应作为频率的函数。在我的图像中,光标指向截止频率。我如何通过这个知道过滤输出的延迟?是 Y 轴上的对应值吗?

绘制相位延迟(b,a),将其作为输出。在此处输入图像描述.这里,截止时的相位延迟值不同。

我的问题是,要弄清楚滤波器延迟了多少信号,我应该使用哪个功能?以及如何准确解释该函数的输出?

这是我的蓝色原始信号和具有红色延迟的过滤信号在此处输入图像描述在此处输入图像描述

1个回答

如果您正在寻找由滤波器应用于任何给定输入信号的与频率无关的延迟(除了放大和衰减某些频率分量),那么您将无法找到它,因为没有这样的延迟。正如您在图中看到的那样,群延迟和相位延迟通常取决于频率。此外,对于一般输入信号,术语群延迟和相位延迟没有意义。

在两种情况下,术语群延迟相位延迟具有明确的含义。第一个是窄带输入信号

x(t)=a(t)cos(ω0t)

其中是低通信号。的频率范围内(即附近)具有近似恒定的幅度响应,则为,如果它的相位在这个频率范围内近似线性,那么可以证明输出信号近似为a(t)x(t)ω0|H(jω0)|

(1)y(t)|H(jω0)|a(tτg(ω0))cos(ω0(tτϕ(ω0)))

其中是在载波频率处评估的系统群延迟,而处的相位延迟所以在这种情况下,群延迟是包络的延迟,而相位延迟等于载波的延迟。这种窄带输入信号的一个特殊例子是纯正弦波。从 (1) 可以清楚地看出,纯正弦波在通过线性时不变 (LTI) 滤波器时的延迟等于在正弦波频率处评估的相位延迟(而不是群延迟)。请注意,对于纯正弦曲线(即),等式 (1) 对任何 LTI 系统都是精确的。τg(ω0)ω0τϕ(ω0)ω0a(t)=const

这些术语有意义的另一种情况是系统具有完全线性相位。这仅适用于 FIR 系统。对于脉冲响应均匀对称的 FIR 滤波器,群延迟和相位延迟相等且恒定。在这种情况下,它们只是指定输入信号的延迟。这是可能的,因为群延迟和相位延迟都是恒定的,即与频率无关。

从您的问题来看,我相信您正在寻找这样的延迟。但是,如上所述,这种延迟仅存在于线性相位 FIR 系统,而不存在于您正在考虑的巴特沃斯滤波器。