[發明專利]數字信號的分頻濾波方法及其系統

有效

• 申請號: 200610079169.6
• 申請日: 2006-05-12
• 公開（公告）號: CN101072018A
• 公開（公告）日: 2007-11-14
• 發明（設計）人: 蕭詩駿
• 申請（專利權）人: 揚智科技股份有限公司
• 主分類號: H03H17/02
• 分類號: H03H17/02
• 代理公司: 北京律誠同業知識產權代理有限公司
• 代理人: 梁揮;祁建國

技術領域

本發明涉及一種信號處理系統，特別涉及一種數字信號的分頻濾波方法及其系統。

背景技術

處理離散時間信號的數字濾波器廣泛使用于商業電子應用中，如CD播放機、數字立體音響或其它音頻與非音頻信號處理的產品。為了使數字濾波器適于處理實時信息，其設計必須具備低運算復雜度，能夠快速輸出信號。此外，許多產品要求信號通過濾波器通帶(pass?band)時，其波形不能失真，因此所設計的數字濾波器其頻率應必須具有線性相位特性。

一般而言，數字濾波器可分為兩大類：無限脈沖響應濾波器(Infiniteimpulse?response，IIR)與有限脈沖響應濾波器(finite?impulse?response，FIR)，雖然各自的特性不同，不過通常都可依所要求的相同的頻率響應值(magnitude)設計規范作設計。FIR濾波器的轉移函數(transfer?function)為Z^-1的多項式，可表示為：

H(z)=Σn=1NBnz-n]]>

其中，N為其階數(order)。由于其頻率響應完全由零點(zero)決定，因此FIR濾波器永遠不具有極點(pole)會出現在多平面單元圓外的不穩定問題。因此，由于其脈沖響應bn的對稱性，因此FIR濾波器擁有精確的線性相位響應特性。圖1是以直接形式(direct?form)實現的一種FIR濾波器結構圖，具有加法器、乘法器與內存(即Z^-1)。一般而言，不管以任何形式實現，n階的FIR濾波器必須利用n個內存儲存過去的n個輸入信號值進行運算。IIR濾波器的轉移函數則同時具有極點與零點，其表示式為：

H(z)=Σn=0NBnz-n1+Σn=1nAnz-n]]>

由于擁有接近通帶邊緣的極點與接近截止帶(stop?band)邊緣的零點的組合，使得IIR濾波器能設計在通帶與截止帶之間具有非常窄頻的傳輸帶(transition?band)。若要求相同的頻率響應量值設計規范，因為具有極點的IIR濾波器，其頻率響應量值會在通帶邊緣急劇減小，其階數會明顯低于FIR濾波器數倍。圖2為以直接形式實現的一種IIR濾波器結構圖。僅需要N個內存紀錄最近的N個輸入信號進行運算，信號通過IIR濾波器的速度優于FIR濾波器。然而，IIR濾波器卻無法達到精確的線性相位響應，并可能造成不穩定。綜上所述，數字濾波器設計必須兼顧IIR濾波器的運算效率與FIR的線性相位響應特性及穩定性。

發明內容