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高性能格型数字滤波器结构设计

高和平  
【摘要】:随着计算机技术和各种电子技术的发展,数字信号处理(digital signal processing -DSP)技术得到了高速的发展和广泛的应用。在数字信号处理中,数字滤波器占据十分重要的地位,它有着模拟滤波器不可比拟的优越性,如高精度、高可靠性、易大规模集成。因此,数字滤波器的结构设计已成为数字信号处理领域的一个重要课题。 同一个数字滤波器的传输函数H(z)具有各种不同的实现结构。由于有限字长(finite word length - FWL)效应的存在,不同结构的数字滤波器具有不同的性能,设计高性能、低复杂度的数字滤波器结构成为人们近几年的研究热点。结合抽头式分子滤波器结构和注入式分子滤波器结构,本文提出了一种新型的基于格型结构的无限脉冲响应(infinite impulse response - IIR)数字滤波器结构。对于一个N阶滤波器,该结构具有2N个不同的位置供信号选择注入,通过寻找合适的注入位置可以使滤波器的信号功率比最小化。另外,新结构每一级的格型模块可以采用两种单乘法器格型单元中的任意一种,不仅降低了滤波器的实现复杂度,使该结构只需2N + 1个乘法器便能实现一个N阶的数字滤波器,而且使滤波器结构性能得到进一步的优化。 本文利用MATLAB仿真软件进行了大量仿真实验,以信号功率比和结构参数灵敏度为滤波器结构的性能评价指标,将我们提出的新结构与已有数字滤波器结构进行对比。结果表明新结构不仅具有更低的实现复杂度,而且对有限字长效应具有更高的鲁棒性。


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