高阶滤波器的相移
离散滤波器分为两大类:有限脉冲响应 (FIR)滤波器和无限脉冲响应滤波器 (IIR)。
这两种类型的过滤器都是围绕一个基本单元构建的。负责过滤的基本操作。即延迟单元。当然,除了延迟单元之外,您还有求和点。但是,求和本身,没有延迟不会产生过滤。
因此,这两个过滤器产生的输出取决于输入(和/或输出)的过去。
两种类型的过滤器都定义了“过滤器顺序”的概念,但方式略有不同(实际上仍然是同一件事)。
让我们看一个 FIR 滤波器:
在这里,要产生一个值我们总结信号过去的产物和一些脉冲响应.是总长度.
这里过滤器的顺序是,与滤波器中延迟单元的数量成正比。
因此,通过增加顺序,我们确实得到了一个更清晰的过滤器,但也得到了一个更长的过滤器,过滤器越长,其中一个所需的时间就越长通过一系列延迟进行传播。
这就是增加群延迟的来源!此外,在 FIR 滤波器中,所有频率都按比例延迟。因此,低音频率以可预测(和线性)的方式延迟低于高音频率,因为正弦波通过延迟线传播所需的时间是固定的。
现在,让我们看一下 IIR 滤波器:
如果您仔细观察,它就像两个背靠背的 FIR 滤波器。左边部分,我们之前见过,它是第一个方程中的 FIR 滤波器。右侧部分是 FIR,但这次是输出的过去值。因此,我们引入了反馈……以及随之而来的所有“快乐”。
IIR 滤波器的阶数现在是反馈延迟线的长度(即这里)并且由于输入和输出之间的这种相互作用,IIR 滤波器的群延迟随频率而变化。因此,在 IIR 滤波器中,高音频率的通过速度可能比低音频率快得多。
好的,现在让我们看看你的实验。您设计了一个滤波器,然后以某个固定频率通过它通过一个简单的正弦波。然后你增加订单,你观察到更长的延迟。
这是完全合理的,因为无论滤波器的类型(FIR / IIR)如何,增加阶数都意味着增加更多延迟单元。
希望这可以帮助。