Xử lý số tín hiệu
Chương 7: Thiết kế bộ lọc số FIR
Khái niệm
Thiết kế bộ lọc: xây dựng hàm truyền thỏa đáp ứng tần
số cho trước.
Thiết kế bộ lọc FIR: đầu ra là vector đáp ứng xung h =
[h0, h1, h2, …. ,hN]
Thiết kế bộ lọc IIR: đầu ra là các vector hệ số tử số và
mẫu số của hàm truyền b = [b0, b1, …, bN] và a = [1,
a1, a2 ,…, aN]
Khái niệm
Thiết kế bộ lọc:
Đáp ứng tần số
mong muốn
H()
Đáp ứng tần số
mong muốn
H()
Giải thuật thiết kế
Hàm truyền
H(z)
Hàm truyền
H(z)
Đáp ứng xung h = [h0, h1, h2, …, hM]
Đáp ứng xung h = [h0, h1, h2, …, hM]
Bộ lọc FIR
Vector hệ số tử: b = [b0, b1, b2, …, bN]
Vector hệ số mẫu: a = [a0, a1, a2, …, aN]
Vector hệ số tử: b = [b0, b1, b2, …, bN]
Vector hệ số mẫu: a = [a0, a1, a2, …, aN]
1
1/2
|H()|2
0/2
0
Bộ lọc IIR
Bộ lọc FIR v.s. Bộ lọc IIR
FIR
Ưu điểm:
Pha tuyến tính
Ổn định (không có các cực)
Nhược điểm:
Để có đáp ứng tần số tốt
chiều dài bộ lọc N lớn
tăng chi phí tính toán
IIR
Ưu điểm:
Chi phí tính toán thấp
Thực hiện hiệu quả theo kiểu
cascade
Nhược điểm:
Có sự bất ổn định do quá
trình lượng tử hóa các hệ số
có thể đẩy các cực ra ngoài
vòng tròn đơn vị
Không thể đạt pha tuyến tính
trên toàn khoảng Nyquist
Thích hợp cho thiết kế các mạch lọc có đáp ứng tần số
đơn giản, như các mạch lọc lý tưởng sau:.
D()
Chắn dải
(Band stop filter – BSF)
(Band rejection filter – BRF)
-bb-a
-a
0
D()
Thông dải
(Bandpass filter – BPF)
-bb--aa
0
-
D()
Thông thấp
(Lowpass filter – LPF)
-cc
0
D()
Thông cao
(High pass filter – HPF)
-cc-0
Phương pháp cửa sổ