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这就是说双线性变换把左半平面映射在单位圆的内部把平面的整个轴映射成单位圆,把右半平面映射在单位圆的外部。
令,,则由式得所以由此得出模拟滤波器的频率和数字滤波器频率的关系式为图双线性变换的频率间非线性关系这公式的关系如图所示。
可以看出,当时,,当时,,当时,。
这就是说平面的原点映射为平面,点,而平面的正虚轴和负虚轴分别映射成平面单位圆的上半圆和下半圆。
由上所述,可得如下结论模拟滤波器中最大和最小值将保留在数字滤波器中,因此模拟滤波器的通带或阻带变换成数字滤波器的通带或阻带。
如果模拟滤波器是稳定的,则通过双线性变换后所得的数字滤波器也定是稳定的。
由于平面的整个虚轴映射为平面上的单位圆,因此双线性变换法确实消除了脉冲响应不变变换法所存在的混叠误差,所以逼近是良好的。
可见,在频率与间存在严重的非线性。
例用双线性变换法设计阶低通数字滤波器,其通带截止频率,抽样频率令。
试求该低通数字滤波器的传递函数画出该数字滤波器的级联型结构。
解首先得到此数字滤波器的通带截止角频率预畸变,求出相应的模拟滤波器的通带截止频率由模拟滤波器的标准形式阶型推出数字滤波器的级联结构已知阶的型模拟滤波器的传递函数及其极点在平面上的分布如图所示。
图平面上的分布易知可得,,,代入到当中,再带入双线性变换式,经整理后得到数字滤波器的级联型结构式。
但整理的复杂度会随着阶数的增加而急遭增大。
下面将对这个问题作般性推导。
得出可以直接从模拟滤波器传递函数得到数字滤波器级联型结构式的公式。
阶型模拟滤波器原型若将其分母多项式展开很明显,再带入和双线性变换式要整理成级联型将异常复杂。
下面从圆上的共辘极点出发,来推导级联型的每级的表达式。
得共轭极点可表示为即再由此每级都带入双线性变换式,就能得到数字滤波器的级联型结构式对于阶节对于阶节其中出版社,陈怀琛数字信号处理教程第版电子工业出版社,杨永才,丁兆国基于的数字滤波器的设计上海上海理工大学出版社,王树勋数字信号处理基础及实验北京机械工业出版社,童诗白,华成英模拟电子技术基础第三版北京高等教育出版社,丁玉美频域的观点来看,数字仿真的条件是时,即模拟系统的最高频率,其中是抽样周期。
第六章数字滤波器的设计脉冲响应不变法变换原理脉冲响应不变变换法又称为标准变换法。
它是保证从模拟滤波器变换所得的数字滤波器的单位取样响应是相应的模拟滤波器的单位脉冲响应的等间隔取样值,即这为取样周期。
的拉氏变换为的变换即为数字滤波器的系统函数。
变换和拉氏变换之间的关系可知即时域的取样,使连续时间信号的拉氏变换在平面上沿虚轴周期延拓,然后再经过的映射关系,将映射到平面上,即得。
第三章讨论的映射关系表明平面上每宽为的条带,都将重叠地映射到整个平面上。
而每条带的左半部分映射在平面单位圆以内,条带的右半部分映射到单位圆外。
平面的虚轴映射到单位圆上,但是轴上的每段的虚轴,都对应于绕单位圆周。
所以按照脉冲响应不变变换法,从平面到平面的映射不是单值关系,千万不可地认为经过的简单代数变换即可由得到。
这里除了这变换之外,还同时含有将以为周期对作周期延拓的过程。
脉冲响应不变变换法平面与平面的映射关系如图所示。
可得数字滤波器与模拟滤波器频率响应之间关系为即数字滤波器的频率响应是模拟滤波器频率响应的周期延拓。
如果模拟滤波器的频响是限带于折叠频率之内的,即,图脉冲响应不变法平面与平面关系这时才使数字滤波器的频率响应在折叠频率以内,重现模拟滤波器的频率响应而不产生混叠失真。
但是任何实际的模拟滤波器,都不是带宽绝对有限的,因此,通过脉冲响应不变变换法所得的数字滤波器就不可避免地要出现频谱的混叠失真,如图所示。
图脉冲响应不变法中的频率混叠现象只有当模拟滤波器频响在折叠频率以上衰减很大,混叠失真很小时,采用脉冲响应不变法设计的数字滤波器才能满足精度的要求。
应该注意,在设计中,当滤波器的指标用数字域频率给定时,不能用减小的办法解决混叠问题。
如设计截止频率为的低通滤波器,则要求相应模拟滤波器的截止频率为,减小时,只有让同倍数的增大,才能保证给定的不变。
减小使带域,加宽了,但也同倍数加宽,所以如果在带域,外有非零的值,即,则不论如何减小,由于与成同样倍数变化,总还是,不能解决混叠问题。
双线性变换法变换原理双线性变换法是使数字滤波器的频率响应与模拟滤波器的频率响应相似的种变换方法。
为了克服脉冲响应不变法的多值映射这缺点,我们首先把整个平面压缩变换到中介的平面的横带里宽度为,即从到,然后再通过上面讨论过的标准变换关系将此横带变换到整个平面上去,这样就使平面与平面是对应的关系,消除了多值变换性,也就消除了频谱混叠现象,基本原理如图所示。
图双线性变换法的映射关系将平面整个平面压缩到平面的到,可采用以下的变换关系其中为常数这样变为,变为,可将上式写成令,,则可得再将平面通过以下标准变,高界信息交流,提高了运行效率,同时也有很多非法信息流入,我们通过在网络系统和校园网之间安装防火墙,使系统免受黑客攻击。
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通常由阵列连接光纤通道,和客户端服务器的数据通信是通过命令而不是实现,数据处理是块级。
中数据访问过程如图所示首先,在网络中,客户端通过协议向服务器发送数据访问请求服务器确认访问请求后,同时在网络中,服务器通过协议向目标存储设备发出数据读写命令服务器等待其他客户端的数据访问请求在网络中,目标设备将封装在协议中的数据帧传化关系映射到平面这样可表示为变换常数的选择为了使模拟滤波器与数字滤波器在低频处有较确切的对应关系,即在低频处有,当较小时有由式可知因而得则和式可重新写成即逼近情况双线性变换具备模拟域到数字域映射变换的总要求,现分析如下将代入到式则得或由上式可见,当时,当时,当时,。
这就是说双线性变换把左半平面映射在单位圆的内部把平面的整个轴映射成单位圆,把右半平面映射在单位圆的外部。
令,,则由式得所以由此得出模拟滤波器的频率和数字滤波器频率的关系式为图双线性变换的频率间非线性关系这公式的关系如图所示。
可以看出,当时,,当时,,当时,。
这就是说平面的原点映射为平面,点,而平面的正虚轴和负虚轴分别映射成平面单位圆的上半圆和下半圆。
由上所述,可得如下结论模拟滤波器中最大和最小值将保留在数字滤波器中,因此模拟滤波器的通带或阻带变换成数字滤波器的通带或阻带。
如果模拟滤波器是稳定的,则通过双线性变换后所得的数字滤波器也定是稳定的。
由于平面的整个虚轴映射为平面上的单位圆,因此双线性变换法确实消除了脉冲响应不变变换法所存在的混叠误差,所以逼近是良好的。
可见,在频率与间存在严重的非线性。
例用双线性变换法设计阶低通数字滤波器,其通带截止频率,抽样频率令。
试求该低通数字滤波器的传递函数画出该数字滤波器的级联型结构。
解首先得到此数字滤波器的通带截止角频率预畸变,求出相应的模拟滤波器的通带截止频率由模拟滤波器的标准形式阶型推出数字滤波器的级联结构已知阶的型模拟滤波器的传递函数及其极点在平面上的分布如图所示。
图平面上的分布易知可得,,,代入到当中,再带入双线性变换式,经整理后得到数字滤波器的级联型结构式。
但整理的复杂度会随着阶数的增加而急遭增大。
下面将对这个问题作般性推导。
得出可以直接从模拟滤波器传递函数得到数字滤波器级联型结构式的公式。
阶型模拟滤波器原型若将其分母多项式展开很明显,再带入和双线性变换式要整理成级联型将异常复杂。
下面从圆上的共辘极点出发,来推导级联型的每级的表达式。
得共轭极点可表示为即再由此每级都带入双线性变换式,就能得到数字滤波器的级联型结构式对于阶节对于阶节其中出版社,陈怀琛数字信号处理教程第版电子工业出版社,杨永才,丁兆国基于的数字滤波器的设计上海上海理工大学出版社,王树勋数字信号处理基础及实验北京机械工业出版社,童诗白,华成英模拟电子技术基础第三版北京高等教育出版社,丁玉美
