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线性相位和最小相位

程序员文章站 2022-06-16 18:37:28
ARM MIPS/Mhz1MIPS/Mhz的意思是(单片机CPU的主频)每兆赫兹下(单片机的指令执行速度)每秒执行1M(兆)条指令。1DMIPS/Mhz的意思是每秒每MHZ的速度能执行1M个Dhrystone指令。...

(1)线性相位和最小相位

FIR 滤波器 线性相位

线性相位,意味着所有频率的信号同时出发的情况下,能保证同时到达。这在音乐重放的情况下,能保证音乐干净清晰、通透、交响乐的分离清晰。
采用matlab fdatool设计的128 tap的FIR滤波器,相位响应是线性相位。
FIR 滤波器 会引入延迟,延迟时间 t = (128/2) * ( 1/fs) = 64 * (1/48000) = 1.33 ms
FIR滤波器的延迟时间为(TAP/2) * Ts,从脉冲响应曲线可以看到。

线性相位滤波器的脉冲响应具有对称性,会引入pre-ring的问题。

线性相位和最小相位
线性相位和最小相位
IIR 滤波器 最小相位

IIR滤波器引入了非线性相位,非线性相位在信号同时发出时,无法保证同时到达,重放音乐信号时,声音浑浊不清,交响乐分离不清。
采用matlab fdatool 设计的10 order的IIR滤波器。
IIR滤波器没有延迟,从脉冲响应曲线可以看到。
线性相位和最小相位

线性相位和最小相位
(2) FIR低通和高通滤波器的叠加效果
设计FIR 512 taps 低通滤波器 H_lpf fc = 400 hz
线性相位和最小相位
设计FIR 512 taps 高通滤波器H_hpf fc = 400 hz

线性相位和最小相位
低通和高通滤波器叠加,发现虽然都是FIR设计,相位都是线性的,但是低通和高通叠加后,在交叉点(crossover frequency) 450hz,叠加后有-2.8dB的衰减,叠加出现了谷点。
H_lpf + H_hpf

线性相位和最小相位
线性相位和最小相位
低通滤波器加入pi/2的相移后,H_lpfexp(-jpi/2) + H_hpf,叠加后,频响平直,在450hz的谷点消失。在低通和高通滤波器的交叉点位置,需要考虑两个滤波器的相位是否一致,如果相位不一致,无法保证交叉点处的频响平直。
线性相位和最小相位
(3) IIR低通和高通滤波器的叠加效果
利用matlab的fdatool设计IIR低通滤波器,fc=400hz,采样率48000hz,阶次10,滤波器类型:butterworth,设计的IIR滤波器幅频和相频响应如下:
线性相位和最小相位
同样,fc=400hz,阶次10,滤波器类型:butterworth,设计的IIR高通滤波器幅频和相频响应如下:
线性相位和最小相位

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