雙線性變換法的雙線性指的是什麼?

在學習信號處理或者濾波器設計時經常會遇到雙線性變換法,那麼這個雙線性指的是什麼呢?而且雙線性變換法里克服多值映射是非線性變換的


設計IIR濾波器的時候,雙線性變換主要是指數字濾波器頻率響應H(z)和對應模擬濾波器的頻率響應Ha(s)是線性映射關係。

而在用脈衝響應不變變換法設計IIR濾波器的時候拉氏域和z域是多值映射的關係。


從S域先映射到正切tan,是一次線性變換,再從正切tan到Z域,又一次線性變換。

通過兩次變換,把整個負無窮到正無窮的模擬頻率,完全映射到-π到+π的數字頻率,避免了衝激響應不變法的高頻混疊的缺點,用模擬濾波器的理論就可以用雙線性變換法設計各種低、高、帶、阻等濾波器,是不是用處很大?


在脈衝響應不變法中,由於 s 平面到 z 平面的標準變換 z=e^{sT} 是多值映射,故會產生頻譜的混疊。

所以為了克服此缺點,我們分兩步來完成由 s 平面到 z 平面的變換:

  1. 將整個 s 平面壓縮至 s_{1} 平面的一條橫帶中;
  2. 利用標準變換關係將這個橫帶變換到整個 z 平面。

這樣就建立了 s 平面到 z 平面的一一對應的單值關係,也就消除了混疊現象。這個變換過程稱為雙線性變換。


先左右線性插值,再上下線性插值


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