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152第7章时间平移与延时
到点gW-d的距离是从1到g距离的/2倍(因为/21:1这一比例大约等于3dB)。
为了实现它,我们要让gw-d的虚部大致为1-g或其相反数,从而在1、1-g和gwd之间构成一个近似的等腰直角三角形。(这里我们假设g至少约为2/3;否则这种近似不会很好)。等腰直角三角形的斜边总是直角边的、V2倍,因此增益与最大值相比的衰减比例也是这个系数。
我们现在做另外一种近似,即让gw-d的虚部近似等于它与实轴所成角度的弧度值:
士1-g)*im(gw-d)s∠(w-d)
因此每个谱峰在最大值3dB以内的区域大概是谱峰两侧各为
(1-g)/d
(以弧度为单位)。当g接近其最大值1时,这个带宽也将变窄(因此该滤波器的谱峰将变得更尖锐)。
与7.3小节中的非循环梳状滤波器一样,延时d的值越大,梳子齿靠得越近。另一方面,d=1的延时(可能取到的最短值)仅能在奈奎斯特频率π以下得到一个齿(位于零频率处,下一个齿位于2π,经过折叠以后又与零频率对应)。因此d=1的循环梳状滤波器就是一个低通滤波器。延时一个样点的延时网络是第8章中很多其他类型数字滤波器的设计基础。
7.5功率守恒与复延时网络
同样的方法可以用来分析任何延时网络,不过对于更复杂的网络将更难描述输出的特征,或是更难设计出具有指定的所需特性的网络。从另外一个视角进行考察有时候有利于对形势的分析,特别是在需要平坦的频率响应时,这或者是为了平坦频率响应本身,或是为了确保一个复杂的循环网络在反馈接近于1的时候仍能保持稳定。
我们将要使用的核心事实是:任何延时网络,不管它具有一个还是多个输入与输出,只要其输出功率(关于时间的平均值)总是等于其输入功率,则该网络必有一个平坦的频率响应。这几乎是一个同义重复;如果你把一个任意频率的正弦送往其中一个输入,你将在输出得到同一频率的正弦,而且所有输出的功率总和与输入功率相等,因此这个经过适当定义的增益就是1。
为了使用功率守恒的延时网络,我们需要对"总平均功率"进行明确的定义。如果只有一个信号(令其为x【n】),则平均功率为:
P(x【nJ)=【1x40】2+14】P+...+Ix4N-】P/N其中N为一个足够大的数,使得幅度上的任何波动都能被平均掉。这个定义对于复值信号和实值信号都适用。多个数字音频信号的总平均功率就是各信号功率之和: