零相位延迟
零相位延迟
一般滤波,普通信号都有一定的相位延迟,现在根据一篇博客,描述一个零相位延迟的方法。
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方法是设计一个滤波器后,信号进入滤波器后反转顺序,重新进入一次滤波器后在反转顺序,于是就得到零相位延迟的效果。
例如一个信号,对他进行采样,采样使用n表示
滤波器仍旧是采用卷积核表示,假设是一个高斯滤波器,滤波器包含5项
在时域认为滤波是一个卷积的过程,时域卷积复杂,不作计算。在频域认为滤波是一个相乘的过程
其中Delta函数经过傅里叶变换后,是一个经典的光栅形状,有无数的峰值,峰值间隔为
依据博客中的描述,因为卷积核和信号是卷积的操作,所以频域内是相乘的,可以表示为
然后对信号做反转操作
假设一个信号为
信号反转后,表达形式变成
如果信号反转,那么根据一些傅里叶变换的性质,他的傅里叶变换变成
进一步对信号做滤波,仍然从频域去理解,频域就是直接车在原有的信号上乘以卷积核的傅里叶变换公式
zui后还是反转 信号,根据第二步的理解,就是将现有的频域做共轭,然后乘以一个指数,看网页上的公式,指数部分zui终是抵消了,zui终变成
前两项恰好是共轭的,所以相乘后只留下了实数部分,没有相位影响,但是振幅的影响是平方的,所以zui终实现的是一个零相位延迟,同时达到振幅滤波的效果。
举例
仍旧是以上述的信号,第1次滤波后
其中浅蓝色为信号,红色作为需要保留的信号,为
对他进行滤波,去除高频信号。滤波后的信号,和原始信号有一个明显的偏移
对信号进行反转后,再一次滤波,zui后在反转。zui终经过两次滤波和反转后的信号,相位是对齐的,即实现了零相位延迟
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