一种IIR滤波器实现零相位的方法及其装置制造方法及图纸

本申请涉及一种IIR滤波器实现零相位的方法及其装置，应用于设置有第一滤波器和第二滤波器的装置中，所述方法包括：将连续信号输入所述第一滤波器进行滤波，生成第一滤波信号；将所述第一滤波信号输入到所述第二滤波器进行滤波，生成并输出零相位的第二滤波信号；其中，所述第一滤波器和第二滤波器的相位在沿X轴线上下对称。其有益效果在于：解决了IIR滤波器非线性相位引起相位失真的问题，解决了音响分频器相位失真问题，解决了音视频信号处理的相位失真问题。提高零相移滤波器的准确度和计算效率，提高零相移滤波器的有效带宽，在信号的有效带宽内都是零相移。

A method and device for IIR filter to realize zero phase

【技术实现步骤摘要】
一种IIR滤波器实现零相位的方法及其装置
本申请设涉及音视频信号处理
，特别涉及一种IIR滤波器实现零相位的方法及其装置。
技术介绍
目前，音响的分频器都会产生相移，使音乐的谐波和基波相位不同，会丢失音乐的一些细节，保真度受到影响。专利申请号2007100755694《IIR滤波器的零相位实现方法及零相位IIR滤波装置》，需要对输入信号分成N个块，并进行后向滤波作相位修正再前向滤波。另一专利申请号2013106755763《一种在线零相移IIR数字滤波器的数字滤波处理方法》也类似，要截断处理，这些方法复杂，有延时，有失真，精度有限；不适用于音视频连续信号的实时处理。
技术实现思路
本申请为了解决上述技术问题，提供了一种IIR滤波器实现零相位的方法，应用于设置有第一滤波器和第二滤波器的装置中，所述方法包括：将连续信号输入所述第一滤波器进行滤波，生成第一滤波信号；将所述第一滤波信号输入到所述第二滤波器进行滤波，生成并输出零相位的第二滤波信号；其中，所述第一滤波器和第二滤波器的相位在沿X轴线上下对称。可选地，所述第一滤波器为低通滤波器时，第二滤波器可以是低通滤波器或全通滤波器。可选地，所述第一滤波器为高通滤波器时，第二滤波器可以是高通滤波器或全通滤波器。可选地，第一滤波器和第二滤波器包括至少一次加法运算、至少一次放大运算、以及至少一次延时运算。可选地，所述第一滤波器的传递函数为：其中，a1、a2、b0、b1、b2为第一滤波器的系数。可选地，所述第二滤波器的传递函数为：其中，c1、c2、d0、d1、d2为第二滤波器的系数。可选地，所述第一滤波器、所述第二滤波器为IIR滤波器。此外，本申请还提供了一种IIR滤波器实现零相位的装置，包括第一滤波器和第二滤波器，所述装置用于：将输入信号传入所述第一滤波器中进行滤波，生成第一信号；将第一信号传入所述第二滤波器中进行滤波，生成第二信号。可选地，所述第一滤波器、第二滤波器均包括至少一件加法器、至少一件放大器、以及至少一件延时器。本申请的一种IIR滤波器实现零相位的方法及其装置，其有益效果在于：解决了IIR滤波器非线性相位引起相位失真的问题，解决了音响分频器相位失真问题，解决了音视频信号处理的相位失真问题。提高零相移滤波器的准确度和计算效率，提高零相移滤波器的有效带宽，在信号的有效带宽内都是零相移。本申请结构简单，实施方便，硬件要求能支持直接II型的IIR滤波器即可，低延时，连续信号可以实时响应，相位精准补偿，零相移效果理想。本申请增加的计算量不大，与现有的DSP数字信号分频器相比，最多增加一个二阶IIR滤波器的计算量，其计算量极低。本申请还可以用于音视频信号处理，以及其他对相位敏感的信号处理。附图说明图1为本申请实施例的通过第一滤波器和第二滤波器的信号流向图；图2为本申请实施例的第一滤波器和第二滤波器的结构示意图；图3为本申请实施例的第一滤波器作为一阶低通滤波器的波特图；图4为本申请实施例的第二滤波器作为一阶低通滤波器的波特图；图5为本申请实施例的通过第一滤波器和第二滤波器输出信号的波特图；其中，F1-第一滤波器，F2第二滤波器。具体实施方式下面结合附图对本申请的较佳实施例进行详细阐述，以使本申请的优点和特征更易被本领域技术人员理解，从而对本申请的保护范围作出更为清楚的界定。在如图1所示的实施例中，本申请提出了一种IIR滤波器实现零相位的方法，应用于设置有第一滤波器和第二滤波器的装置中，方法包括：将连续信号输入第一滤波器进行滤波，生成第一滤波信号；将第一滤波信号输入到第二滤波器进行滤波，生成并输出零相位的第二滤波信号；其中，第一滤波器和第二滤波器的相位在沿X轴线上下对称。在本实施例的一种实施方式中，将连续输入的连续信号通过第一滤波器和第二滤波器进行滤波。解决了IIR滤波器非线性相位引起相位失真的问题，解决了音响分频器相位失真问题，解决了音视频信号处理的相位失真问题。提高零相移滤波器的准确度和计算效率，提高零相移滤波器的有效带宽，在信号的有效带宽内都是零相移。本申请结构简单，实施方便，硬件要求能支持直接II型的IIR滤波器即可，低延时，连续信号可以实时响应，相位精准补偿，零相移效果理想。本申请增加的计算量不大，与现有的DSP数字信号分频器相比，最多增加一个二阶IIR滤波器的计算量，其计算量极低。本申请还可以用于音视频信号处理，以及其他对相位敏感的信号处理。在一些实施例中，第一滤波器为低通滤波器时，第二滤波器可以是低通滤波器或全通滤波器。在本实施例的一种实施方式中，第一滤波器为低通滤波器，第二滤波器为低通滤波器；第一滤波器、第二滤波器允许信号中的低频或直流分量通过，抑制高频分量或干扰和噪声，起到滤波作用。在本实施例的另一种实施方式中，第一滤波器为低通滤波器，第二滤波器为全通滤波器，由于，第一滤波器允许信号中的低频或直流分量通过，抑制高频分量或干扰和噪声；第二滤波器在全频带范围内，信号的幅值不会改变，也就是全频带内幅值增益恒等于1。一般全通滤波器用于移相，也就是说，对输入信号的相位进行改变，理想情况是相移与频率的相应变化正好与第一滤波器的相移在X轴上对称。连续信号通过第一滤波器过滤掉信号的高频分量后，使剩余的信号中的低频或直流仅通过第二滤波器进行移相。在一些实施例中，第一滤波器为高通滤波器时，第二滤波器可以是高通滤波器或全通滤波器。在本实施例的一种实施方式中，第一滤波器为高通滤波器，第二滤波器为高通滤波器；第一滤波器、第二滤波器允许信号中的高频分量通过，抑制低频或直流分量。在本实施例的另一种实施方式中，第一滤波器为高通滤波器，第二滤波器为全通滤波器，由于，第一滤波器允许信号中的允许信号中的高频分量通过，抑制低频或直流分量；第二滤波器在全频带范围内，信号的幅值不会改变，也就是全频带内幅值增益恒等于1。一般全通滤波器用于移相，也就是说，对输入信号的相位进行改变，理想情况是相移与频率的相应变化正好与第一滤波器的相移在X轴上对称。连续信号通过第一滤波器过滤掉信号的低频或直流分量后，使剩余的信号中的高频分量仅通过第二滤波器进行移相。在一些实施例中，参见图2，第一滤波器和第二滤波器包括至少一次加法运算、至少一次放大运算、以及至少一次延时运算。在本实施例的一种实施方式中，第一滤波器和第二滤波器结构一致，其同样的结构采用系数不同；在本实施例中，第一滤波器、第二滤波器的结构包括4个加法器、2个延时器、以及5个放大器，其加法器、延时器和放大器的连接关系如图2。在一些实施例中，第一滤波器的传递函数为：其中，a1、a2、b0、b1、b2为第一滤波器的系数。在本实施例中的一种实施方式中，加法器、延时器和放大器的连接关系如图2；第一滤波器的结构包括4个加法器、2个延时器、以及5个放本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种IIR滤波器实现零相位的方法，其特征在于，应用于设置有第一滤波器和第二滤波器的装置中，所述方法包括：/n将连续信号输入所述第一滤波器进行滤波，生成第一滤波信号；/n将所述第一滤波信号输入到所述第二滤波器进行滤波，生成并输出零相位的第二滤波信号；/n其中，所述第一滤波器和第二滤波器的相位在沿X轴线上下对称。/n

【技术特征摘要】
1.一种IIR滤波器实现零相位的方法，其特征在于，应用于设置有第一滤波器和第二滤波器的装置中，所述方法包括：
将连续信号输入所述第一滤波器进行滤波，生成第一滤波信号；
将所述第一滤波信号输入到所述第二滤波器进行滤波，生成并输出零相位的第二滤波信号；
其中，所述第一滤波器和第二滤波器的相位在沿X轴线上下对称。


2.根据权利要求1所述的一种IIR滤波器实现零相位的方法，其特征在于，所述第一滤波器为低通滤波器时，第二滤波器可以是低通滤波器或全通滤波器。


3.根据权利要求1所述的一种IIR滤波器实现零相位的方法，其特征在于，所述第一滤波器为高通滤波器时，第二滤波器可以是高通滤波器或全通滤波器。


4.根据权利要求1所述的一种IIR滤波器实现零相位的方法，其特征在于，第一滤波器和第二滤波器运算包括至少一次加法运算、至少一次放大运算、以及至少一次延时运算。


5.根据权利要求1所述的一种IIR滤...

【专利技术属性】
技术研发人员：余惠雄，
申请(专利权)人：惠州市德赛西威智能交通技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44