LPF--A Technique for Realizing Linear Phase IIR Filters 1991.pdf
标题所指出的文章为《LPF--A Technique for Realizing Linear Phase IIR Filters 1991.pdf》,而描述中提到的Scott R. Powell和Paul M. Chau在1991年发表的这篇论文。从这些信息中我们可以梳理出一些关键的知识点,尤其是关于实现线性相位IIR滤波器的技术。 线性相位滤波器在数字和模拟信号处理中是一个极为理想的特性,原因在于它能够在整个频率范围内提供一个恒定的延时,这对于保持信号波形的完整性至关重要,特别是在图像处理、音频处理、通信系统等领域。线性相位特性意味着所有频率成分在通过滤波器时会遭受相同的延时,这避免了波形的失真。 文章中提到的新实时IIR滤波器结构能够实现精确的相位线性,并且在多pliers(乘法器)的数量上比同等性能的传统FIR滤波器少10到1000倍。在这里,多pliers的数量直接关联到滤波器设计的复杂度和所需的计算资源。较少的多pliers意味着设计更为经济高效,同时能够提供更好的幅度特性,例如比等纹波或最大平坦群延迟IIR滤波器的幅度特性要好。 为了实现这一点,文章介绍了一种基于局部时间反转和单次通过分段卷积方法的新技术,用于实现非因果传递函数H(z)的实时递归实现。当这种结构与因果递归滤波器结合时,就形成了精确线性相位传递函数H(z),其多pliers和存储需求都比先前报道的非因果递归方法要少很多。 文章强调,这种新的线性相位IIR滤波器不需要对H(z)的幅度或相位响应特征施加任何限制。这意味着滤波器的设计可以使用只考虑幅度的标准滤波器设计程序来完成。此外,新滤波器可以无条件地避免寄生的零输入极限环振荡或溢出振荡。得到的群延迟通常在平均延迟的±范围内保持恒定。对于给定的滤波器规格,每样本的多pliers数量通常在两倍以内,而舍入噪声在因果幅度仅椭圆IIR实现的半比特以内。 为了验证预期的相位线性和幅度响应,文章中使用了计算机仿真。此外,还提出了一个设计方法,包括一个技术,用于确定每个卷积部分的样本数量,以确保系统是时间不变的,并且具有线性相位和幅度响应等于!H(z)/'。通过仿真也验证了每个卷积部分的样本数量与系统总谐波失真之间的关系。 文章还对九个示例滤波器规格进行了直接FIR实现的比较,以此来展示新线性相位IIR结构的计算优势。 需要注意的是,本文档中部分内容在OCR扫描过程中出现了识别错误,例如"fil-Ater"和"preciselinearphasereq"应分别理解为"filter"和"preciselinearphaseresponse"。但即便如此,文档的主要内容和讨论的技术细节仍可以准确推断出,不影响我们对线性相位IIR滤波器实现技术的理解。
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