Рекурсивные ЦФ. Устойчивость цифровых фильтров

Этот вид цифровых фильтров характерен тем, что для формирования i-го выходного отсчета используются предыдущие значения не только входного, но и выходного сигнала:

причем коэффициенты определяющие рекурсивную часть алгоритма фильтрации, не равны нулю одновременно. Чтобы подчеркнуть различие структур двух видов ЦФ, трансверсальные фильтры называют также нерекурсивными фильтрами.

Системная функция рекурсивного ЦФ. Выполнив z -преобразование обеих частей рекуррентного соотношения (15.5), находим, что системная функция

Описывающая частотные свойства рекурсивного ЦФ имеет на z -плоскости n полюсов. Если коэффициенты рекурсивной части алгоритма вещественны, то эти полюсы либо лежат на вещественной оси, либо образуют комплексно-сопряженные пи ары.

Структурная схема рекурсивного ЦФ. На рис.15.2 изображена схема алгоритма вычислений, проводимых в соответствии с формулой (15.6). Верхняя часть структурной схемы отвечает трансверсальной (нерекурсивной) части алгоритма фильтрации. Для ее реализации требуется в общем случае m +1 масштабных блоков (операций умножения) и m ячеек памяти, в которых хранятся входные отсчеты.

Рис.15.2. Структурная схема рекурсивного ЦФ

Рекурсивной части алгоритма соответствует нижняя часть структурной схемы. Здесь используются n последовательных значений выходного сигнала, которые в процессе работы фильтра перемещаются из ячейки в я ячейку путем сдвига.

Недостатком данного принципа реализации является потребность в большом числе ячеек памяти, отдельно для рекурсивной и нерекурсивной частей. Более совершенны канонические схемы рекурсивных ЦФ, в которых используется минимально возможное количество ячеек памяти, равное наибольшему из чисел m и n. В качестве примера на рис 15.3 изображена структурная схема канонического рекурсивного фильтра 2-го порядка, которой отвечает системная функция

Рис.15.3. Структурная схема канонического рекурсивного ЦФ