如何确定 IIR 滤波器是因果还是非因果?
首先,说“极点应该(总是)在单位圆内以使 LTI 系统稳定”是不正确的;除非暗示系统也是因果关系。否则,如果系统是非因果的,那么它的极点应该在单位圆之外,以使系统稳定。
对于由 LCCDE 描述的 IIR 系统,因果关系必须从外部强加于系统(与初始条件一致),并且不能仅从方程导出。例如,系统
因此,这个差分方程既可以表示因果系统,也可以表示非因果系统。它的解决方案应该通过假设一个因果系统或非因果系统来得出。
这也可以通过以下事实来理解:给定的传递函数将具有相应的 LCCDE 表示,但将具有多个 ROC。对于每个 ROC,应该相应地求解 LCCDE,从而为每个假设产生不同的解决方案。但是LCCDE是一样的。
FIR 系统没有极点(除了在原点或无穷远处),也没有稳定性问题,并且它们在 z 平面上不具有收敛区域。因此,他们的方程将表示因果关系,例如:
是一个非因果 FIR 系统,您不能将给定的方程操纵成因果形式.
或以下系统
因此,因果关系应该是 IIR 系统的假设属性。
仅从差分方程,您无法判断一个系统是否是因果关系。例如,差分方程
可以用来描述三个不同的系统。第一个是因果系统,如.
然而,重写作为
建议一个反因果系统,其中所有输出值都取决于输入和输出的未来值。
第三种重写方式建议一个非因果(双边)系统,其中当前输出值取决于输入和输出的过去和未来值:
正是初始条件可以将这样的系统定义为因果关系。在里面-transform domain,三种不同的系统解释对应于三个不同的收敛区域。
代替, IE,. 这给
这对我来说是一个因果过滤器。