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专利号: 201911167427X
申请人: 杭州电子科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-08-19
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.改进的两通道IIR的QMFB设计方法,其特征在于,该方法具体包括以下步骤:步骤一、根据设计要求,确定全频带上的频率点数L、两个全通滤波器的阶数N1和N2、分析滤波器中的低通滤波器的通带截止频率ωp,阻带截止频率ωs,令迭代初始系数k=0,第k次的全通滤波器系数ai(k)=0,初始加权值Wi=1,i=1,2;其中N1=N2+1;

步骤二、确定全通滤波器的实际相位误差及整体失真传输函数T(ejω)的实际相位误差;

2.1.确定全通滤波器的理想相位

全通滤波器的理想相位在ω∈[0,π]的频率带上满足:当IIR滤波器的相位满足ω=0时,相位是0;当ω=π时,相位满足θ(π)=-Nπ;此时全通滤波器是稳定的;全通滤波器的理想相位分别是θd1(ω)=-N1ω+0.25ω和θd2(ω)=-N2ω-0.25ω;

2.2.求全通滤波器的实际相位误差

通过(1)、(2)、(3)式分别得到全通滤波器的表达式、全通滤波器的实际相位表达式和全通滤波器的实际相位误差,其中ω∈[0,2ωp],i=1,2;

θei(ω)=θi(ω)-θdi(ω)                       (3)其中ai(n)表示滤波器系数ai的第n个元素,n=1,2,…,Ni;

2.3.求整体失真传输函数T(ejω)的实际相位误差θeT(ω)式(4)、式(5)、式(6)分别为整体失真传输函数 的理想相位、实际相位和实际相位误差,其中ω∈[0,ωp];

θdT(ω)=θd1(2ω)+θd2(2ω)-ω                      (4)θT(ω)=θ1(2ω)+θ2(2ω)-ω                         (5)θeT(ω)=θT(ω)-θdT(ω)                            (6)其中θ1(2ω)、θ2(2ω)、θd1(2ω)、θd2(2ω)分别表示为式(7),式(8),式(9)和式(10)θd1(2ω)=-2N1ω+0.5ω                             (9)θd2(2ω)=-2N2ω+0.5ω                             (10)步骤三、求解得出第k次迭代下全通滤波器的滤波器系数ai(k);

3.1.得到目标优化函数表示为

min W1||θe1(ω)||+W2||θe2(ω)||+||θeT(ω)||                    (11)式(7)中的θe1(ω)、θe2(ω)和θeT(ω)依次是指全通滤波器A1(ejω)、A2(ejω)和整体失真传输函数T(ejω)的实际相位误差;

该目标函数是最大最小化问题,同时也是一个高度非线性的问题,步骤3-2可将该非线性问题转换为线性问题;

3.2.计算第k-1次迭代所得的θei(ω)关于系数ai(k-1)的一阶偏导数 如式(12)所示;

3.3.计算第k次迭代时全通滤波器Ai(ejω)的相位误差θei(ω)如式(13)所示;

式(13)中,Δi代表第k次迭代时全通滤波器Ai(ejω)的系数增量,Δi=ai(k)-ai(k-1);

计算第k次迭代时整体失真传输函数T(ejω)的实际相位误差θeT(ω)如式(14)所示;

3.4.第k次迭代时优化目标函数表示为凸优化问题进行求解,确定第k次迭代的系数增量Δ1和Δ2;

步骤四、若式(16)不成立,则转到步骤五;若式(16)成立,则将ai(k)作为最终设计出的全通滤波器Ai(ejω)的系数,迭代结束;

式(16)中,Ek是第k次迭代中目标函数的最大值,Ek-1是第k-1次迭代中目标函数的最大值;μ为设定阈值;

Ek=max(W1|θe1(a1(k),ω)|)+max(W2|θe2(a2(k),ω)|)+max(|θeT(a(k),ω)|)     (17)步骤五、根据群延迟误差的包络计算加权值Wi首先计算出第k次迭代的群延迟误差 其中gdi表示第k次迭代的全通滤波器Ai(ejw)的实际群延迟,τdi表示全通滤波器Ai(ejω)的理想群延迟;然后计算出 的包络如果不满足 使 然后令 k=k+1,返回步骤三;否则的话直接令 k=k+1,返回步骤三;其中ε为设定阈值。