陷波器是无限冲击响应(IIR)数字滤波器,该滤波器可以用以下常系数线性差分方程表示:
ΣΣ==−−−=MiNiiiinybinxany01)()()( (1)
式中: x(n)和y(n)分别为输人和输出信号序列;和为滤波器系数。 iaib
对式(1)两边进行z变换,得到数字滤波器的传递函数为: ΠΠΣΣ===−=−−−==NiiMiiNiiiMiiipzzzzbzazH1100)()()( (2)
式中:和分别为传递函数的零点和极点。 izip
由传递函数的零点和极点可以大致绘出频率响应图。在零点处,频率响应出现极小值;在极点处,频率响应出现极大值。因此可以根据所需频率响应配置零点和极点,然后反向设计带陷数字滤波器。考虑一种特殊情况,若零点在第1象限单位圆上,极点在单位圆内靠近零点的径向上。为了防止滤波器系数出现复数,必须在z平面第4象限对称位置配置相应的共轭零点、共轭极点。 izip∗iz∗ip
这样零点、极点配置的滤波器称为单一频率陷波器,在频率ωo处出现凹陷。而把极点设置在零的的径向上距圆点的距离为l-μ处,陷波器的传递函数为: ))1()()1(())(()(2121zzzzzzzzzHμμ−−−−−−= (3)
式(3)中μ越小,极点越靠近单位圆,则频率响应曲线凹陷越深,凹陷的宽度也越窄。当需要消除窄带干扰而不能对其他频率有衰减时,陷波器是一种去除窄带干扰的理想数字滤波器。
当要对几个频率同时进行带陷滤波时,可以按(2)式把几个单独频率的带陷滤波器(3)式串接在一起。
一个例子:设有一个输入,它