2.2.3. Некоторые формы реализации фильтров
Существует весьма большое число различных форм реализации рекурсивных фильтров [2.2]. Отметим лишь четыре основные формы: прямую, каноническую, каскадную (последовательную) и параллельную.
Прямая форма (рис. 2.5, а) соответствует непосредственной реализации фильтра согласно (2.1) или (2.3).
Рис. 2.5
Каноническая форма (рис. 2.5, б, для случая соответствует замене (2.1) эквивалентной системой разностных уравнений:
Введение вспомогательной последовательности позволяет уменьшить число элементов задержки по сравнению с их числом при прямой форме реализации:
Каскадная (последовательная) форма (рис. 2.5, в) реализации представляет собой каскадное соединение однотипных звеньев, соответствующее представлению в виде произведения:
Отдельные звенья, каждое из которых имеет передаточную функцию
называются биквадратными блоками. Биквадратный блок является универсальным звеном, пригодным для построения любых фильтров.
Параллельная форма (рис. 2.5, г) реализации фильтра представляет собой параллельное соединение, соответствующее представлению в виде суммы:
Отметим, что каждое звено параллельной формы может быть реализовано в виде биквадратного блока, если положить Как правило, каскадная форма реализации рекурсивных фильтров обеспечивает наименьший уровень собственных шумов фильтра [2.3]. Вопрос об оптимальной расстановке звеньев каскадной формы рассматривается в разд. 5 и [1.6].
Нерекурсивные фильтры могут быть реализованы в различных формах. Прямая и каскадная формы реализации НФ строятся так же, как и соответствующие формы реализации Прямая форма (рис. 2.6) соответствует непосредственной реализации фильтра согласно (2.2) или (2.4). Каскадная форма соответствует реализации фильтра согласно (2.8) при Для весьма важного класса нерекурсивных фильтров с линейными ФЧХ (см. разд. 4) возможны специальные формы реализации, уменьшающие число операций умножения, которые надо выполнить, чтобы получить одии отсчет выходного сигнала фильтра. На рис. 2.7 показана структурная схема фильтра, соответствующая (2.2) При и нечетном
Рис. 2.6
Рис. 27