滤波器的群延迟和传播延迟之间有什么关系?

信息处理 过滤器设计 阶段 无限脉冲响应 延迟 群延迟
2022-02-10 00:17:53

我试图为系统设计一个滤波器,我能够使用 grpdelay 在 matlab 中获得群延迟图。群延迟输出以样本为单位。但是,我无法将该数据与通过滤波器的信号传播延迟联系起来。这两个量之间有公式吗?

另外,如果我要逐步改变输入信号的幅度(保持频率恒定),这种变化需要多长时间才能传播到输出?这取决于群延迟或相位延迟还是取决于滤波器阶数?

例如,如果滤波器截止频率为 5000Hz,并且我在 500Hz 处具有单位增益和 15 个样本的组延迟和 pi 弧度的相位延迟,那么如果我通过滤波器发送 500Hz 信号,在多少个样本之后我会在输出?假设采样频率为 10000Hz。

1个回答

您可能正在寻找的量是信号前延迟,它是通过线性系统的信号开始的延迟。它只是最大值τsf(在样本中)

(1)h[n]=0,n<τsf

满意,在哪里h[n]是系统的脉冲响应。

如果输入或输入中的更改开始于n0,那么系统对它的响应开始于n0+τsf.

如果脉冲响应具有较长的预振铃周期,则信号前延迟通常远小于实际传播延迟。在这种情况下,定义(1)可以修改为

(2)|h[n]|<δ,n<τsf

在哪里δ是一个正常数,与最大值相比较小h[n].

根据脉冲响应的性质,线性系统引入的另一个有意义的信号延迟定义可能是脉冲响应的重心:

(3)τgr=nnh[n]nh[n]=jH(0)H(0)

在哪里H(ω)是系统的频率响应,并且H(ω)是它的导数ω. 注意τgr只是评估的群延迟ω=0.

使用重心作为信号延迟的估计仅对具有低通特性的系统有用。对于其他系统(如高通或带通滤波器),分母(3)可能为零或非常接近零。出于这个原因,对于一般系统,人们会交换h[n](3)对于它的大小或平方。

请注意,与相位延迟和群延迟不同,信号前延迟(包括其修改形式)(2)) 和重心都不是频率的函数。