数字滤波器结构解析：直接型与级联型

"数字信号处理及应用 - 王华奎张立毅编 - 高等教育出版社" 在数字信号处理领域，FIR（Finite Impulse Response，有限脉冲响应）数字滤波器是一种重要的工具，常用于信号的滤波、整形、降噪等任务。本文主要围绕FIR数字滤波器的两种基本网络结构进行讨论。 一、直接型FIR数字滤波器 直接型滤波器是根据给定的差分方程式直接构建的，如图3.3.1和3.3.2所示。这种结构的特点在于它的输出是各个输入样本经过不同权重和延时后的加权和。由于它类似于一个有多个抽头的延迟线，所以也被称为抽头延迟线滤波器或横向滤波器。直接型滤波器的数学表达式体现为输入信号与滤波器单位脉冲响应的卷积，即输出yn等于输入xn与滤波器单位脉冲响应h(n)的卷积。这种结构直观且易于实现，但可能需要较多的乘法运算。 二、级联型FIR数字滤波器 级联型滤波器则是通过将系统函数分解为若干个二阶子系统，每个子系统以直接型结构实现，然后将这些子系统串联起来。这种方式可以降低每个子系统的复杂性，减少乘法器的数量，提高计算效率。例如，将系统函数H(z)表示为二阶实系数因子的乘积，然后逐个实现这些因子。这种方法对于实现具有特定特性的滤波器特别有用，比如 Butterworth、Chebyshev 或 Elliptic 滤波器。 书中《数字信号处理及应用》不仅涵盖了上述的基础理论，还深入讨论了离散时间信号与系统的基本概念，离散傅里叶变换及其快速算法（如FFT）。此外，还介绍了数字信号处理芯片的工作原理、开发工具和应用实例，这对于实际的信号处理系统设计和开发非常有帮助。 该书适用于高等院校理工科类相关专业的本科生作为教材，同时，对于工程技术人员来说，也是一本有价值的自学参考书。内容丰富，例题和习题充足，有助于读者深入理解和掌握数字信号处理的知识。 总体而言，数字信号处理是现代电子和通信技术的重要组成部分，FIR数字滤波器的两种基本网络结构是理解和设计数字信号处理系统的关键。通过学习和实践，可以为更高级的信号处理理论和技术打下坚实的基础。