变换判断滤波器类型_7.4 低通IIR滤波器的频率变换

news/2024/7/3 1:03:58

本文将会介绍,怎样将一个离散型低通滤波器转换为其他的选频滤波器。


设计连续时间选频滤波器的传统方法都是首先设计一个频率归一化的原型低通滤波器,然后用一个袋鼠变换,从原型低通滤波器推出期望的滤波器。


一般在设计离散时间选频滤波器的时候,首先会设计一个期望类型的连续时间选频滤波器,然后再将其变为离散时间选频滤波器。这种情况下采用双线性变换法,因为冲激响应法在设计的过程中会存在采样引起的混叠,在设计高通滤波器和带阻滤波器时,由于高通滤波器和带阻滤波器在连续时间滤波器的频域是无限长的,所以在变换为离散时间滤波器时会出现严重的混叠现象,故不采用冲激响应不变法。


下面说明如何将一个离散时间的低通滤波器变换为低通、高通带通和带阻型的选频滤波器。

(Z)是一个低通系统函数。期望的选频滤波器函数为
。定义
平面到
平面(注意大小写)的映射为:
7.4-1


因此有

7.4-2

由于希望当
是因果稳定系统的有理函数时,
也是因果稳定系统关于
的有理函数。这就需要对
进行限制:


1.

必须是关于
的有理函数。通过
,即
,是
的有理函数,
是Z的有理函数,所以可以推出
的有理函数。

2.
平面的单位圆内必须映射到
平面的单位圆内。

3.
平面的单位圆必须映射为
平民的单位圆。


是分别是
平面和
平面上频率的变量。对于条件3则有下式
7.4-3

= 1


满足上面三个要求的函数

的通用形式为:

e1f6ea92cff15c3e041190c28d65d161.png
7.4-4

从上面的式子可以推出当

时,
平面的单位圆内必须映射为
平民的单位圆内,所以在
时满足条件2。同时
也是
的有理函数。


通过为N及常数

选择适当的值,就可以得到不同的映射。

一种最简单的映射就是将原始低通滤波器映射为另一个滤波器。根据式7.4-4映射函数为:

b30b6204ccd48e7dc535b3a14f9e5120.png
7.4-5

带入,并推导得到公式

4dc54f796b7dd6a952b453ea84dad280.png
7.4-6

将式7.4-6绘出得到下图,

7cc306502901d1b624ba390823e9fa4f.png
图1

从图中可以看出

值会讲会有着不同的从
的映射关系。


如果我们已经知道了选频滤波器的指标通带边缘频率

和原始低通滤波器的通带边缘频率
,则我们可以通过下式求出
,式7.4-7是通过对7.4-6的变换得到的。

bf86580d82d78f078e44a7fe56cc681d.png
7.4-7

从低通到高通,带统计带阻滤波器的变换都可以采用相同的方式推导。下表总结了所有推导方式:

1e37777d38fa22bb4bca7d56fa97dacd.png
图2

http://lihuaxi.xjx100.cn/news/270353.html

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