[發(fā)明專利]濾波器系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310194834.6
• 申請(qǐng)日: 2013-04-12
• 公開（公告）號(hào): CN103378821A
• 公開（公告）日: 2013-10-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: T·巴科;T·博格;G·拉丹伊;T·齊格希
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西門子公司
• 主分類號(hào): H03H17/02
• 分類號(hào): H03H17/02
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務(wù)所 11105
• 代理人: 謝強(qiáng)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種具有無限沖激響應(yīng)的濾波器系統(tǒng)。

背景技術(shù)

無限沖激響應(yīng)(IIR)濾波器普遍應(yīng)用在數(shù)字信號(hào)處理領(lǐng)域。其特征在于具有在無限時(shí)間長(zhǎng)度上為非零的一個(gè)脈沖響應(yīng)函數(shù)。可以通過一個(gè)數(shù)學(xué)表達(dá)式構(gòu)成的傳遞函數(shù)來定義IIR濾波器，這個(gè)數(shù)學(xué)表達(dá)式依據(jù)空間或者時(shí)間頻率以及濾波器輸入和輸出信號(hào)之間的關(guān)系。

關(guān)于數(shù)字濾波器，傳遞函數(shù)可以在Z域中如此表述：

H(z)=Ktot·b0+b1z-1+...+bNzNa0+a1z-1+...+aMz-M]]>

其中a和b是分子和分母的多項(xiàng)式系數(shù)，K是整體增益。(關(guān)于直接實(shí)現(xiàn)，a和b也是創(chuàng)建的濾波器的系數(shù)。)具有給定傳遞函數(shù)的IIR濾波器的技術(shù)實(shí)現(xiàn)是比較直接的并且可以通過公知的例如直接型I或直接型II的傳遞函數(shù)的評(píng)價(jià)來實(shí)現(xiàn)。

與有限沖激響應(yīng)(FIR)濾波器相比，IIR濾波器的優(yōu)點(diǎn)在于有較小的存儲(chǔ)器消耗和較小的計(jì)算需求。但是他們也有一個(gè)缺點(diǎn)，就是由于量子化的靈敏度和計(jì)算錯(cuò)誤，在某些情況下IIR濾波器的輸出會(huì)變得噪聲很大，不精確或者濾波器會(huì)不穩(wěn)定。

發(fā)明內(nèi)容

因此本發(fā)明要解決的問題就是創(chuàng)建一種濾波器系統(tǒng)，其可以在濾波器系數(shù)的數(shù)值表達(dá)中具有非常低的靈敏度。

這個(gè)問題通過一種濾波器系統(tǒng)被創(chuàng)造性地解決，其中該濾波器系統(tǒng)的傳遞函數(shù)包括至少一對(duì)一階多項(xiàng)式分式。

本發(fā)明基于這樣一種考慮：高階多項(xiàng)式在他們的系數(shù)精確度表達(dá)上是比較靈敏的。系數(shù)的比較小的不準(zhǔn)確會(huì)導(dǎo)致多項(xiàng)式的根有很大的改變，因此會(huì)導(dǎo)致多項(xiàng)式的形式以及濾波器本身特性發(fā)生很大的變化。

對(duì)于系數(shù)上的較小的干擾來說，多項(xiàng)式在給定點(diǎn)上的靈敏度的特征在于多項(xiàng)式的導(dǎo)數(shù)(更多的信息可以在例如P.Guillaume、J.Schoukens和R.Pintelon的“Sensitivity?of?Roots?to?Errors?in?the?Coefficient?of?Polynomials?Obtained?by?Frequency-Domain?Estimation?Methods”，1989年12月，第1050-1056頁(yè)，第38卷，IEEE?Trans.on?Instr.and?Meas.中看到)。如果導(dǎo)數(shù)小，多項(xiàng)式在這點(diǎn)上非常靈敏。如果多項(xiàng)式通過下式表達(dá)：