过滤器的顺序是什么意思?

信息处理 过滤器 过滤器设计 数字滤波器 带通
2022-01-30 08:09:22

最近,我读了一篇论文。在其中,它说“一个阶 100MHz 带通滤波器”。那么,过滤器是如何设计的呢?这是否意味着这个过滤器有 32 个抽头?32nd

2个回答

该顺序通常是用于产生每个输出的最大延迟(以样本为单位)(按 JOS 过滤顺序)。对于 FIR 滤波器,长度为“一加阶”:

y[n]=x[n]x[n1]+x[n2]

将是 3-tap 和 2 阶。如果滤波器是 IIR,它将具有“更多系数”而不是“一加阶”。我不确定是否可以为 IIR 滤波器说“抽头”。这个递归方程是 2 阶的:

y[n]=x[n]x[n1]+y[n1]+y[n2]

具有无限脉冲响应 (IIR)的阶可能存在稳定性问题。即使不是这样,“每次敲击随机变化高达 5% 以模拟物理差异”的技术也可能会随机危及稳定性。32nd

另外,之所以将其称为阶数,是因为它是由滤波器的传递函数给出的多项式的阶数——对于 FIR 滤波器来说,它只是的幂次增加的系数:z1

H(z)=n=0N1hnzn

例如,系数为 [0.5 1.5 0.5] 的三“抽头”FIR 滤波器是二阶的,传递函数为:

H(z)=0.5+1.5z1+0.5z2

在将分子和分母乘以得到 z 的正幂后,很明显这是分子中的二阶多项式,与作为二阶滤波器的滤波器一致:z2

H(z)=0.5z2+1.5z+0.5z2

因此,原因顺序比抽头数少一。

根据分母多项式的阶数,IIR 滤波器也通过反馈抽头实现。然而,由于稳定​​性问题,不太可能实现 32 阶 IIR 滤波器,因此参考滤波器几乎可以肯定是 FIR 滤波器。出于稳定性原因,高阶 IIR 滤波器中的极点通常在实现中通过将长多项式分解为单独的滤波器(例如二阶部分(双二次部分或“双二阶”))来隔离。

下图比较了 IIR 和 FIR 结构以及 MATLAB/Octave 和 Python Scipy.Signal 中使用的滤波器传递函数的一般形式。

H(z)=k=0M1h[k]zk1+k=1Na[k]zk

FIR 和 IIR 滤波器