[发明专利]一种基于L-M算法的数字全通滤波器设计方法

说明书

本发明公开了一种基于L‑M算法的数字全通滤波器设计方法，先根据设计要求设置数字全通滤波器的目标群时延，再通过计算目标群时延和GDsubgt;sum/subgt;，进而设置数字全通滤波器的阶数L；然后计算增加固定偏置后的数字全通滤波器的时延设计目标通过将划分成L个频率区间FBsubgt;l/subgt;，确定各个FBsubgt;l/subgt;的边界值接着，通过每个FBsubgt;l/subgt;区间对应数字全通滤波器二阶节的极点模值及相角构造向量，进而计算出数字全通滤波器的群时延最后以最小均方误差E(U)准则，利用Levenberg‑Marquardt算法对Asubgt;l/subgt;和θsubgt;l/subgt;的参数进行优化，完成数字全通滤波器设计。

技术领域

本发明属于数字滤波器技术领域，更为具体地讲，涉及一种基于L-M(Levenberg-Marquardt，列文伯格马夸尔特)算法的数字全通滤波器设计方法。

背景技术

在模拟数字混合电子系统中，电信号在系统中传输时由于信道或模拟电路非理想特性会引入一定的非线性相位失真，会对不同频率的信号附加不同的相移，这对系统的输出会有较大的影响，严重时信号会发生失真。因此对于相位要求严格线性的系统，诸如相控阵列雷达，数字示波器等系统，对相位的非线性补偿是至关重要的。

数字全通滤波器可以改变数字信号的相位特性，进而有效解决电子系统相位非线性失真的问题。数字全通滤波器对输入的全部频率分量的增益均为0dB，因此不衰减任何频率的信号，只会改变输入信号的相位特性。这使得数字全通滤波器在相位补偿、群时延均衡等应用场合都有重要作用，来满足系统对线性相频响应的要求。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于L-M算法的数字全通滤波器设计方法，通过调节每个级联二阶节的极点分布来实现具有特定群时延特性的全通滤波器系数设计。

为实现上述发明目的，本发明一种基于L-M算法的数字全通滤波器设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)、设置数字全通滤波器的目标群时延GD_goal(ω)或GD_goal(ω_k)，其中，ω表示均匀分布在[0,π]内的连续数字角频率，ω_k表示均匀分布在[0,π]内的K个离散数字角频率；

(2)、计算目标群时延和GD_sum；

或

其中，Δω为离散数字角频率的频率间隔；

(3)、设置数字全通滤波器的阶数L，且L的选择满足：GD_sum≤2πL；

(4)、根据数字全通滤波器的阶数L计算群时延和GD_sum的固定偏置值GD_extra；

(5)、计算增加固定偏置后的数字全通滤波器的时延设计目标

(6)、利用单个二阶数字全通滤波器群时延在[0,π]内积分恒为2π的特性，将划分成L个频率区间FB_l，每个频率区间内群时延的积分或求和为2π，并确定各个FB_l的边界值

(7)、计算每个FB_l区间对应数字全通滤波器二阶节的极点模值以及相角其中以及β为设定阈值；