文章目录

  • 现代数字信号处理课后作业【第六章】
    • 6-2 用双线性变换法及冲激响应不变法将下列模拟系统函数Ha(s)H_a(s)Ha​(s)转变成数字系统函数H(z)H(z)H(z)
      • (1)Ha(s)=3(s+1)(s+3)T=0.5(1)H_a(s)=\dfrac{3}{(s+1)(s+3)} \ \ \ \ \ \ \ T=0.5(1)Ha​(s)=(s+1)(s+3)3​       T=0.5
      • (2)Ha(s)=1s2+s+1T=2(2)H_a(s)=\dfrac{1}{s^2+s+1} \ \ \ \ \ \ \ T=2(2)Ha​(s)=s2+s+11​       T=2
      • (3)Ha(s)=3s+22s2+3s+1T=0.1(3)H_a(s)=\dfrac{3s+2}{2s^2+3s+1} \ \ \ \ \ \ \ T=0.1(3)Ha​(s)=2s2+3s+13s+2​       T=0.1
    • 6-3 用冲激响应不变法设计一个三阶巴特沃兹数字低通滤波器,截止频率为1kHz,抽样频率为6.28318kHz。
    • 6-4 用双线性变换法设计一个三阶巴特沃兹数字低通滤波器,截止频率为fc=400Hzf_c=400Hzfc​=400Hz,抽样频率为fs=2000Hzf_s=2000Hzfs​=2000Hz。
    • 6-6 用数字频带变换法设计一个二阶数字高通滤波器截止频率fc=300Hzf_c=300Hzfc​=300Hz,抽样频率为fs=2000Hzf_s=2000Hzfs​=2000Hz。

现代数字信号处理课后作业【第六章】

6-2 用双线性变换法及冲激响应不变法将下列模拟系统函数Ha(s)H_a(s)Ha​(s)转变成数字系统函数H(z)H(z)H(z)

  • 冲激响应不变法:
     Ha(s)=∑i=1NAis−si⇒H(z)=∑i=1NAi1−esiTz−1H_a(s)=\sum\limits_{i=1}^{N}\dfrac{A_i}{s-s_i}\ \ \ \ \ \Rightarrow \ \ \ \ \ H(z)=\sum\limits_{i=1}^{N}\dfrac{A_i}{1-e^{s_iT}{z^{-1}}}Ha​(s)=i=1∑N​s−si​Ai​​     ⇒     H(z)=i=1∑N​1−esi​Tz−1Ai​​
  • 双线性变换法:
     s=2T1−z−11+z−1⇒H(z)=H(s)∣s=2T1−z−11+z−1s=\dfrac{2}{T}\dfrac{1-z^{-1}}{1+z^{-1}}\ \ \ \ \ \Rightarrow \ \ \ \ \ H(z)=H(s)\bigg|_{s=\dfrac{2}{T}\dfrac{1-z^{-1}}{1+z^{-1}}}s=T2​1+z−11−z−1​     ⇒     H(z)=H(s)∣∣∣∣​s=T2​1+z−11−z−1​​

(1)Ha(s)=3(s+1)(s+3)T=0.5(1)H_a(s)=\dfrac{3}{(s+1)(s+3)} \ \ \ \ \ \ \ T=0.5(1)Ha​(s)=(s+1)(s+3)3​       T=0.5

  • 冲激响应不变法:

 Ha(s)=A1s+1+A2s+3=32⋅1s+1−32⋅1s+3H_a(s)=\dfrac{A_1}{s+1}+\dfrac{A_2}{s+3}=\dfrac{3}{2}\cdot\dfrac{1}{s+1}-\dfrac{3}{2}\cdot\dfrac{1}{s+3}Ha​(s)=s+1A1​​+s+3A2​​=23​⋅s+11​−23​⋅s+31​

H(z)=32⋅11−e−Tz−1−32⋅11−e−3Tz−1\ \ \ H(z)=\dfrac{3}{2}\cdot\dfrac{1}{1-e^{-T}z^{-1}}-\dfrac{3}{2}\cdot\dfrac{1}{1-e^{-3T}z^{-1}}   H(z)=23​⋅1−e−Tz−11​−23​⋅1−e−3Tz−11​

=32⋅11−e−0.5z−1−32⋅11−e−1.5z−1\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ =\dfrac{3}{2}\cdot\dfrac{1}{1-e^{-0.5}z^{-1}}-\dfrac{3}{2}\cdot\dfrac{1}{1-e^{-1.5}z^{-1}}             =23​⋅1−e−0.5z−11​−23​⋅1−e−1.5z−11​

  • 双线性变换法:

 H(z)=Ha(s)∣s=2T1−z−11+z−1=3(s+1)(s+3)∣s=4⋅1−z−11+z−1=3(1+z−1)2(5−3z−1)(7−z−1)H(z)=H_a(s)\bigg|_{s=\frac{2}{T}\frac{1-z^{-1}}{1+z^{-1}}}=\dfrac{3}{(s+1)(s+3)}\bigg|_{s={4}\cdot\frac{1-z^{-1}}{1+z^{-1}}}=\dfrac{3(1+z^{-1})^2}{(5-3z^{-1})(7-z^{-1})}H(z)=Ha​(s)∣∣∣∣​s=T2​1+z−11−z−1​​=(s+1)(s+3)3​∣∣∣∣​s=4⋅1+z−11−z−1​​=(5−3z−1)(7−z−1)3(1+z−1)2​

 =3+6z−1+3z−235−26z−1+3z−2\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ =\dfrac{3+6z^{-1}+3z^{-2}}{35-26z^{-1}+3z^{-2}}          =35−26z−1+3z−23+6z−1+3z−2​

(2)Ha(s)=1s2+s+1T=2(2)H_a(s)=\dfrac{1}{s^2+s+1} \ \ \ \ \ \ \ T=2(2)Ha​(s)=s2+s+11​       T=2

  • 冲激响应不变法:

 Ha(s)=1(s+12−32j)(s+12+32j)=A1s+12−32j+A2s+12+32jH_a(s)=\dfrac{1}{(s+\dfrac{1}{2}-\dfrac{\sqrt{3}}{2}j)(s+\dfrac{1}{2}+\dfrac{\sqrt{3}}{2}j)}=\dfrac{A_1}{s+\dfrac{1}{2}-\dfrac{\sqrt{3}}{2}j}+\dfrac{A_2}{s+\dfrac{1}{2}+\dfrac{\sqrt{3}}{2}j}Ha​(s)=(s+21​−23​​j)(s+21​+23​​j)1​=s+21​−23​​jA1​​+s+21​+23​​jA2​​

A1=−j3A2=j3\ \ \ \ A_1=-\dfrac{j}{\sqrt{3}} \ \ \ \ \ \ A_2=\dfrac{j}{\sqrt{3}}    A1​=−3​j​      A2​=3​j​

H(z)=−j3⋅11−e(−12+32j)Tz−1+j3⋅11−e(−12−32j)Tz−1\ \ \ H(z)=-\dfrac{j}{\sqrt{3}}\cdot\dfrac{1}{1-e^{(-\frac{1}{2}+\frac{\sqrt{3}}{2}j)T}z^{-1}}+\dfrac{j}{\sqrt{3}}\cdot\dfrac{1}{1-e^{(-\frac{1}{2}-\frac{\sqrt{3}}{2}j)T}z^{-1}}   H(z)=−3​j​⋅1−e(−21​+23​​j)Tz−11​+3​j​⋅1−e(−21​−23​​j)Tz−11​

=−j3⋅11−e−1+3jz−1+j3⋅11−e−1−3jz−1\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ =-\dfrac{j}{\sqrt{3}}\cdot\dfrac{1}{1-e^{-1+\sqrt{3}j}z^{-1}}+\dfrac{j}{\sqrt{3}}\cdot\dfrac{1}{1-e^{-1-\sqrt{3}j}z^{-1}}             =−3​j​⋅1−e−1+3​jz−11​+3​j​⋅1−e−1−3​jz−11​

  • 双线性变换法:

 H(z)=Ha(s)∣s=2T1−z−11+z−1=1s2+s+1∣s=1−z−11+z−1=1+2z−1+z−23+z−2H(z)=H_a(s)\bigg|_{s=\frac{2}{T}\frac{1-z^{-1}}{1+z^{-1}}}=\dfrac{1}{s^2+s+1}\bigg|_{s=\frac{1-z^{-1}}{1+z^{-1}}}=\dfrac{1+2z^{-1}+z^{-2}}{3+z^{-2}}H(z)=Ha​(s)∣∣∣∣​s=T2​1+z−11−z−1​​=s2+s+11​∣∣∣∣​s=1+z−11−z−1​​=3+z−21+2z−1+z−2​

(3)Ha(s)=3s+22s2+3s+1T=0.1(3)H_a(s)=\dfrac{3s+2}{2s^2+3s+1} \ \ \ \ \ \ \ T=0.1(3)Ha​(s)=2s2+3s+13s+2​       T=0.1

  • 冲激响应不变法:

 Ha(s)=3s+2(2s+1)(s+1)=A12s+1+A2s+1H_a(s)=\dfrac{3s+2}{(2s+1)(s+1)}=\dfrac{A_1}{2s+1}+\dfrac{A_2}{s+1}Ha​(s)=(2s+1)(s+1)3s+2​=2s+1A1​​+s+1A2​​

A1=1A2=1\ \ \ \ A_1=1 \ \ \ \ \ \ A_2=1    A1​=1      A2​=1

Ha(s)=12⋅1s+12+1s+1\ \ \ H_a(s)=\dfrac{1}{2}\cdot\dfrac{1}{s+\frac{1}{2}}+\dfrac{1}{s+1}   Ha​(s)=21​⋅s+21​1​+s+11​

H(z)=12⋅11−e−12Tz−1+11−e−Tz−1=12⋅11−e−0.05z−1+11−e−0.1z−1\ \ \ H(z)=\dfrac{1}{2}\cdot\dfrac{1}{1-e^{-\frac{1}{2}T}z^{-1}}+\dfrac{1}{1-e^{-T}z^{-1}}=\dfrac{1}{2}\cdot\dfrac{1}{1-e^{-0.05}z^{-1}}+\dfrac{1}{1-e^{-0.1}z^{-1}}   H(z)=21​⋅1−e−21​Tz−11​+1−e−Tz−11​=21​⋅1−e−0.05z−11​+1−e−0.1z−11​

  • 双线性变换法:

 H(z)=Ha(s)∣s=2T1−z−11+z−1=3s+22s2+3s+1∣s=20⋅1−z−11+z−1=62+4z−1−58z−2861−1598z−1+741z−2H(z)=H_a(s)\bigg|_{s=\frac{2}{T}\frac{1-z^{-1}}{1+z^{-1}}}=\dfrac{3s+2}{2s^2+3s+1}\bigg|_{s=20\cdot\frac{1-z^{-1}}{1+z^{-1}}}=\dfrac{62+4z^{-1}-58z^{-2}}{861-1598z^{-1}+741z^{-2}}H(z)=Ha​(s)∣∣∣∣​s=T2​1+z−11−z−1​​=2s2+3s+13s+2​∣∣∣∣​s=20⋅1+z−11−z−1​​=861−1598z−1+741z−262+4z−1−58z−2​

6-3 用冲激响应不变法设计一个三阶巴特沃兹数字低通滤波器,截止频率为1kHz,抽样频率为6.28318kHz。

 已知:三阶巴特沃兹低通滤波器N=3,fc=1kHz,fs=6.28318kHz已知:三阶巴特沃兹低通滤波器 N=3,f_c=1kHz,f_s=6.28318kHz已知:三阶巴特沃兹低通滤波器N=3,fc​=1kHz,fs​=6.28318kHz

 T=1fs=16.28318⋅103≈1ΩcT=\dfrac{1}{f_s}=\dfrac{1}{6.28318\cdot10^3}\approx\dfrac{1}{Ω_c}T=fs​1​=6.28318⋅1031​≈Ωc​1​

 Ωc=2πfc=2000π,sk=Ωcejπ(12+2k−12N)k=1,2,...,2NΩ_c=2\pi f_c=2000\pi,s_k=Ω_ce^{j\pi (\frac{1}{2}+\frac{2k-1}{2N})}\ \ \ \ \ k=1,2,...,2NΩc​=2πfc​=2000π,sk​=Ωc​ejπ(21​+2N2k−1​)     k=1,2,...,2N

 s1=Ωc(−12+32j)s2=−Ωcs3=Ωc(−12−32j)s_1=Ω_c(-\dfrac{1}{2}+\dfrac{\sqrt{3}}{2}j)\ \ \ \ s_2=-Ω_c\ \ \ \ s_3=Ω_c(-\dfrac{1}{2}-\dfrac{\sqrt{3}}{2}j)s1​=Ωc​(−21​+23​​j)    s2​=−Ωc​    s3​=Ωc​(−21​−23​​j)

 s4=Ωc(12−32j)s5=Ωcs6=Ωc(12+32j)s_4=Ω_c(\dfrac{1}{2}-\dfrac{\sqrt{3}}{2}j)\ \ \ \ s_5=Ω_c\ \ \ \ s_6=Ω_c(\dfrac{1}{2}+\dfrac{\sqrt{3}}{2}j)s4​=Ωc​(21​−23​​j)    s5​=Ωc​    s6​=Ωc​(21​+23​​j)

 为了使系统稳定,巴特沃兹系统函数由S左半平面极点构成:为了使系统稳定,巴特沃兹系统函数由S左半平面极点构成:为了使系统稳定,巴特沃兹系统函数由S左半平面极点构成:

 Ha(s)=ΩcN∏k=1N(s−sk)∣N=3=Ωc3(s−s1)(s−s2)(s−s3)=A1s−s1+A2s−s2+A3s−s3H_a(s)=\dfrac{Ω_c^N}{\prod\limits_{k=1}^{N}(s-s_k)}\bigg|_{N=3}=\dfrac{Ω_c^3}{(s-s_1)(s-s_2)(s-s_3)}=\dfrac{A_1}{s-s_1}+\dfrac{A_2}{s-s_2}+\dfrac{A_3}{s-s_3}Ha​(s)=k=1∏N​(s−sk​)ΩcN​​∣∣∣∣​N=3​=(s−s1​)(s−s2​)(s−s3​)Ωc3​​=s−s1​A1​​+s−s2​A2​​+s−s3​A3​​

 A1=Ωc32j−32A2=ΩcA3=Ωc−32j−32A_1=\dfrac{Ω_c}{\dfrac{\sqrt{3}}{2}j-\dfrac{3}{2}}\ \ \ \ A_2=Ω_c\ \ \ \ A_3=\dfrac{Ω_c}{-\dfrac{\sqrt{3}}{2}j-\dfrac{3}{2}}A1​=23​​j−23​Ωc​​    A2​=Ωc​    A3​=−23​​j−23​Ωc​​

 H(z)=∑i=1NAi1−esiTz−1∣T=1fs=1ΩcH(z)=\sum\limits_{i=1}^{N}\dfrac{A_i}{1-e^{s_iT}z^{-1}}\bigg|_{T=\frac{1}{f_s}=\frac{1}{Ω_c}}H(z)=i=1∑N​1−esi​Tz−1Ai​​∣∣∣∣​T=fs​1​=Ωc​1​​

 =Ωc32j−32⋅11−e−12+j32z−1+Ωc⋅11−e−1z−1+Ωc−32j−32⋅11−e−12−j32z−1\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ =\dfrac{Ω_c}{\dfrac{\sqrt{3}}{2}j-\dfrac{3}{2}}\cdot\dfrac{1}{1-e^{-\frac{1}{2}+j\frac{\sqrt{3}}{2}}z^{-1}}+Ω_c\cdot\dfrac{1}{1-e^{-1}z^{-1}}+\dfrac{Ω_c}{-\dfrac{\sqrt{3}}{2}j-\dfrac{3}{2}}\cdot\dfrac{1}{1-e^{-\frac{1}{2}-j\frac{\sqrt{3}}{2}}z^{-1}}          =23​​j−23​Ωc​​⋅1−e−21​+j23​​z−11​+Ωc​⋅1−e−1z−11​+−23​​j−23​Ωc​​⋅1−e−21​−j23​​z−11​

6-4 用双线性变换法设计一个三阶巴特沃兹数字低通滤波器,截止频率为fc=400Hzf_c=400Hzfc​=400Hz,抽样频率为fs=2000Hzf_s=2000Hzfs​=2000Hz。

注:模拟频率fcf_cfc​:每秒经历多少个周期,单位Hz,即1/s;
模拟角频率ΩcΩ_cΩc​:每秒经历多少弧度,单位rad/s;
数字频率www:每个采样点间隔之间的弧度,单位rad。
数字频率与模拟频率相互转化:w=2πfcfsw=\dfrac{2\pi f_c}{f_s}w=fs​2πfc​​,fsf_sfs​为抽样频率。

 Ωc=2Ttanw2=2Ttan(2π⋅4002⋅2000)=2Ttan(0.2π)Ω_c=\dfrac{2}{T}tan\dfrac{w}{2}=\dfrac{2}{T}tan(\dfrac{2\pi \cdot400}{2\cdot2000})=\dfrac{2}{T}tan(0.2\pi)Ωc​=T2​tan2w​=T2​tan(2⋅20002π⋅400​)=T2​tan(0.2π)

 H(z)=Ha(s)=1[(sΩc)2+sΩc+1](sΩc+1)∣s=2T⋅1−z−11+z−1H(z)=H_a(s)=\dfrac{1}{[(\dfrac{s}{Ω_c})^2+\dfrac{s}{Ω_c}+1](\dfrac{s}{Ω_c}+1)}\bigg|_{s=\frac{2}{T}\cdot\frac{1-z^{-1}}{1+z^{-1}}}H(z)=Ha​(s)=[(Ωc​s​)2+Ωc​s​+1](Ωc​s​+1)1​∣∣∣∣​s=T2​⋅1+z−11−z−1​​

 sΩc∣s=2T⋅1−z−11+z−1,Ωc=2Ttan(0.2π)=1tan(0.2π)⋅1−z−11+z−1=α⋅1−z−11+z−1\dfrac{s}{Ω_c}\bigg|_{s=\frac{2}{T}\cdot\frac{1-z^{-1}}{1+z^{-1}},Ω_c=\frac{2}{T}tan(0.2\pi)}=\dfrac{1}{tan(0.2\pi)}\cdot\dfrac{1-z^{-1}}{1+z^{-1}}=\alpha\cdot\dfrac{1-z^{-1}}{1+z^{-1}}Ωc​s​∣∣∣∣​s=T2​⋅1+z−11−z−1​,Ωc​=T2​tan(0.2π)​=tan(0.2π)1​⋅1+z−11−z−1​=α⋅1+z−11−z−1​

 其中α=1tan(0.2π)≈1.376其中\alpha=\dfrac{1}{tan(0.2\pi)}\approx1.376其中α=tan(0.2π)1​≈1.376

 H(z)=1+3z−1+3z−2+z−3[(α2−α+1)z−2+(−2α2+2)z−1+α2+α+1][1+α+(1−α)z−1]H(z)=\dfrac{1+3z^{-1}+3z^{-2}+z^{-3}}{[(\alpha^2-\alpha+1)z^{-2}+(-2\alpha^2+2)z^{-1}+\alpha^2+\alpha+1][1+\alpha+(1-\alpha)z^{-1}]}H(z)=[(α2−α+1)z−2+(−2α2+2)z−1+α2+α+1][1+α+(1−α)z−1]1+3z−1+3z−2+z−3​

 H(z)=1+3z−1+3z−2+z−3(1.517z−2−1.787z−1+4.269)(2.376−0.376z−1)H(z)=\dfrac{1+3z^{-1}+3z^{-2}+z^{-3}}{(1.517z^{-2}-1.787z^{-1}+4.269)(2.376-0.376z^{-1})}H(z)=(1.517z−2−1.787z−1+4.269)(2.376−0.376z−1)1+3z−1+3z−2+z−3​

 =1+3z−1+3z−2+z−310.143−5.851z−1+4.276z−2−0.57z−3\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ =\dfrac{1+3z^{-1}+3z^{-2}+z^{-3}}{10.143-5.851z^{-1}+4.276z^{-2}-0.57z^{-3}}          =10.143−5.851z−1+4.276z−2−0.57z−31+3z−1+3z−2+z−3​

6-6 用数字频带变换法设计一个二阶数字高通滤波器截止频率fc=300Hzf_c=300Hzfc​=300Hz,抽样频率为fs=2000Hzf_s=2000Hzfs​=2000Hz。

  • 双线性变换法求解二阶低通滤波器:

 设低通滤波器截止频率700Hz,抽样频率2000Hz设低通滤波器截止频率700Hz,抽样频率2000Hz设低通滤波器截止频率700Hz,抽样频率2000Hz

 Ωc=2Ttanw2=2Ttan2π⋅7002⋅2000=2Ttan7π20Ω_c=\dfrac{2}{T}tan\dfrac{w}{2}=\dfrac{2}{T}tan\dfrac{2\pi \cdot700}{2\cdot2000}=\dfrac{2}{T}tan\dfrac{7\pi}{20}Ωc​=T2​tan2w​=T2​tan2⋅20002π⋅700​=T2​tan207π​

 二阶巴特沃兹低通滤波器Ha(s)=1(sΩc)2+1.4142⋅sΩc+1二阶巴特沃兹低通滤波器H_a(s)=\dfrac{1}{(\dfrac{s}{Ω_c})^2+1.4142\cdot\dfrac{s}{Ω_c}+1}二阶巴特沃兹低通滤波器Ha​(s)=(Ωc​s​)2+1.4142⋅Ωc​s​+11​

 Hl(z)=1(sΩc)2+1.4142⋅sΩc+1∣s=2T⋅1−z−11+z−1H_l(z)=\dfrac{1}{(\dfrac{s}{Ω_c})^2+1.4142\cdot\dfrac{s}{Ω_c}+1}\bigg|_{s=\frac{2}{T}\cdot\frac{1-z^{-1}}{1+z^{-1}}}Hl​(z)=(Ωc​s​)2+1.4142⋅Ωc​s​+11​∣∣∣∣​s=T2​⋅1+z−11−z−1​​

 sΩc∣s=2T⋅1−z−11+z−1,Ωc=2Ttan7π20=1tan(7π20)⋅1−z−11+z−1=α⋅1−z−11+z−1\dfrac{s}{Ω_c}\bigg|_{s=\frac{2}{T}\cdot\frac{1-z^{-1}}{1+z^{-1}},Ω_c=\frac{2}{T}tan\frac{7\pi}{20}}=\dfrac{1}{tan(\frac{7\pi}{20})}\cdot\dfrac{1-z^{-1}}{1+z^{-1}}=\alpha\cdot\dfrac{1-z^{-1}}{1+z^{-1}}Ωc​s​∣∣∣∣​s=T2​⋅1+z−11−z−1​,Ωc​=T2​tan207π​​=tan(207π​)1​⋅1+z−11−z−1​=α⋅1+z−11−z−1​

 其中α=1tan7π20≈0.51其中\alpha=\dfrac{1}{tan\dfrac{7\pi}{20}}\approx0.51其中α=tan207π​1​≈0.51

 所以二阶数字低通滤波器函数为:所以二阶数字低通滤波器函数为:所以二阶数字低通滤波器函数为:

 Hl(z)=1α2(1−z−11+z−1)2+1.4142⋅α1−z−11+z−1+1H_l(z)=\dfrac{1}{\alpha^2(\dfrac{1-z^{-1}}{1+z^{-1}})^2+1.4142\cdot\alpha\dfrac{1-z^{-1}}{1+z^{-1}}+1}Hl​(z)=α2(1+z−11−z−1​)2+1.4142⋅α1+z−11−z−1​+11​

=(1+z−1)2α2(1−z−1)2+1.4142⋅α(1−z−1)(1+z−1)+(1+z−1)2\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ =\dfrac{(1+z^{-1})^2}{\alpha^2(1-z^{-1})^2+1.4142\cdot\alpha(1-z^{-1})(1+z^{-1})+(1+z^{-1})^2}              =α2(1−z−1)2+1.4142⋅α(1−z−1)(1+z−1)+(1+z−1)2(1+z−1)2​

  • 数字频带变换法将低通转成高通:

 β=−cos(wlc+wc)2cos(wlc−wc)2=−cos[(700+300)⋅2π2000⋅2]cos[(700−300)⋅2π2000⋅2]=0\beta=-\dfrac{cos\dfrac{(w_{lc}+w_c)}{2}}{cos\dfrac{(w_{lc}-w_c)}{2}}=-\dfrac{cos\big[\dfrac{(700+300)\cdot2\pi}{2000\cdot2}\big]}{cos\big[\dfrac{(700-300)\cdot2\pi}{2000\cdot2}\big]}=0β=−cos2(wlc​−wc​)​cos2(wlc​+wc​)​​=−cos[2000⋅2(700−300)⋅2π​]cos[2000⋅2(700+300)⋅2π​]​=0

 zl−1⇒−z−1+β1+βz−1=−z−1z_l^{-1}\Rightarrow -\dfrac{z^{-1}+\beta}{1+\beta z^{-1}}=-z^{-1}zl−1​⇒−1+βz−1z−1+β​=−z−1

 二阶数字高通滤波器函数H(z)=Hl(z)∣zl−1=−z−1二阶数字高通滤波器函数H(z)=H_l(z)\bigg|_{z_l^{-1}=-z^{-1}}二阶数字高通滤波器函数H(z)=Hl​(z)∣∣∣∣​zl−1​=−z−1​

 H(z)=1−2z−1+z−2α2(1+z−1)2+1.4142⋅α(1+z−1)(1−z−1)+(1−z−1)2H(z)=\dfrac{1-2z^{-1}+z^{-2}}{\alpha^2(1+z^{-1})^2+1.4142\cdot\alpha(1+z^{-1})(1-z^{-1})+(1-z^{-1})^2}H(z)=α2(1+z−1)2+1.4142⋅α(1+z−1)(1−z−1)+(1−z−1)21−2z−1+z−2​

 =1−2z−1+z−2α2+1+1.4142α+(2α2−2)z−1+(α2−1.4142α+1)z−2其中α=1tan7π20≈0.51\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ =\dfrac{1-2z^{-1}+z^{-2}}{\alpha^2+1+1.4142\alpha+(2\alpha^2-2)z^{-1}+(\alpha^2-1.4142\alpha+1)z^{-2}} \ \ \ \ 其中\alpha=\dfrac{1}{tan\dfrac{7\pi}{20}}\approx0.51          =α2+1+1.4142α+(2α2−2)z−1+(α2−1.4142α+1)z−21−2z−1+z−2​    其中α=tan207π​1​≈0.51

 H(z)=1−2z−1+z−21.981−1.479z−1+0.5389z−2H(z)=\dfrac{1-2z^{-1}+z^{-2}}{1.981-1.479z^{-1}+0.5389z^{-2}}H(z)=1.981−1.479z−1+0.5389z−21−2z−1+z−2​

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