
【计】 filter transfer function
filter; sieve; strain
wave
【化】 wave
【医】 deflection; flumen; flumina; kymo-; wave
【计】 transfer function
【化】 transfer function
在信号处理与电子工程领域,滤波传递函数(Filter Transfer Function)是描述线性时不变滤波器系统动态特性的核心数学模型。该函数通过频域分析定义了输入信号与输出信号之间的幅度衰减和相位偏移关系,其数学表达式为:
$$ H(s) = frac{Y(s)}{X(s)} = frac{sum_{k=0}^M bk s^k}{sum{k=0}^N a_k s^k} $$
式中$s=sigma + jomega$为复频率变量,$X(s)$和$Y(s)$分别表示输入输出的拉普拉斯变换。对于离散系统则采用Z变换形式$H(z)$(来源:Oppenheim《信号与系统》第6章)。
根据频率响应特性,主要分为四类:
国际电气电子工程师协会(IEEE)标准1459明确指出,传递函数的伯德图分析是评估滤波器性能的核心方法,需同时考察幅度响应(dB)和相位延迟(弧度)曲线(来源:IEEE Std 1459-2010)。在数字信号处理器(DSP)实现中,传递函数的零极点分布直接影响系统稳定性,需满足极点位于单位圆内的约束条件(来源:Proakis《数字信号处理》第7章)。
滤波传递函数是描述滤波器在频域中输入与输出信号关系的数学函数,通常用于分析滤波器对不同频率信号的响应特性。以下是关键要点:
滤波传递函数 ( H(s) )(模拟系统)或 ( H(z) )(数字系统)是滤波器输出信号与输入信号的拉普拉斯变换(或Z变换)之比。其一般形式为: $$ H(s) = frac{Y(s)}{X(s)} = frac{b_0 + b_1s + cdots + b_ms^m}{a_0 + a_1s + cdots + a_ns^n} $$ 其中,分子和分母多项式分别对应系统的零点和极点。
传递函数的零极点分布决定了滤波器的稳定性与性能。例如,极点位于左半复平面(模拟系统)或单位圆内(数字系统)时,系统稳定。实际设计中需权衡通带波纹、阻带衰减等指标。
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