高斯滤波器
高斯滤波器
同样是以高斯函数作为低通滤波,如果信号采样时从-m到m,而且信号保持信号对称,那么滤波器傅里叶空间内总是保持为实数部分,没有虚数,即不会产生相位延迟但是在实际中,采用信号总是从0或者1开始,然后对一定信号进行采样,因此高斯滤波器的卷积核应该保持如下的形状,即采样点从零开始,并且保持左右对称
如果放在连续的空间,那么应该是如下图所示,高斯函数向右平移距离3,方差为0.5
频谱范围内描述为
因为整体向右发生平移,因此多出了一项相位项
频谱范围内滤波振幅滤波效果保持不变,但是不同频率的相位延迟发生变换
相位延时和群延迟
不同频率下的相位延迟,单位是弧度。相位延时指横轴上相位的延迟。例如下面的例子中,绿色信号相对于蓝色信号相位延迟为,但是横坐标延时为
,所以相位延时=相位延迟/频率
群延迟的定义为对相位延迟求关于频率的偏导,可以描述不同不同频率下不同信号的延迟
对于上述低通高斯滤波器,因为相位延迟是现象的,所以相位延时是一个常数,群延迟为0。
假设一个2阶低通巴特沃斯滤波器,截至频率为1Hz,那么他的波特图如下,左图如振幅特性,右图为相位特性
将横坐标改从对数改成线性
因为在0到1Hz范围内,相位延迟是一个线性关系, 因此群延迟也是相同的。下图中原始信号是0.1Hz和0.05Hz两个正弦信号组成,因为有相同的延时,所以经过滤波器后,输出的响应发生滞后,整体形状还是保持相同的。
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