一种音频滤波器的设计方法技术

本发明专利技术公开了一种音频滤波器的设计方法，包括：S1，初始化迭代次数k＝0和的值，设定一个允许的误差值S2，当k≥0时，设计优化问题S3，寻找优化问题的最优解设计出滤波器的幅度和相位；S4，设计优化问题S5，寻找优化问题的最优解设计出滤波器的阶数、衰减因子和频率。本发明专利技术大大降低了问题求解的计算量，为滤波器设计提供一种高效实用的优化方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及音频滤波器设计
，具体是一种音频滤波器的设计方法。
技术介绍
连续时间滤波器具有高工作频率、宽频带、大的动态范围和稳定性等特性，广泛应用于尖端医疗设备、通信和音频信号处理等领域。连续时间无理数滤波器是连续时间有理数滤波器的推广，具有更好的频率选择特性。但是，由于连续时间无理数滤波器是非线性相位的，其设计具有挑战性，且连续时间无理数滤波器的频率响应中包含有分数阶微分，其设计是求解一个非光滑非凸的优化问题，在实际应用中需要大量的计算来求取最优解。
技术实现思路
本专利技术针对无理数连续时间滤波器设计中所求的非凸非光滑问题，提出一种音频滤波器的设计方法。为解决上述技术问题，本专利技术采用以下技术方案予以实现：一种音频滤波器的设计方法，所述音频滤波器的频率响应为H(ω)：H(ω)=(ψ‾1T(θ)+jψ‾2T(θ))v;|H(ω)|2=vT(ψ‾1(θ)ψ‾1T(θ)+ψ‾2(θ)ψ‾2T(θ))v;]]>∠H(ω)=tan-1(ψ‾2T(θ)vψ‾1T(θ)v);]]>所述设计方法包括：S1，初始化迭代次数k＝0和的值，设定一个允许的误差值S2，当k≥0时，设计优化问题minvJ‾k(v)=∫Bp∪Bs|vT(ψ‾1(θk·)ψ‾1T(θk·)+ψ‾2(θk·)ψ‾2T(θk·))v-D‾2(ω)|dω;]]>S3，寻找优化问题的最优解设计出滤波器的幅度和相位；S4，设计优化问题minθJ~k(θ)=∫Bp∪Bs|vk·T(ψ‾1(θ)ψ‾1T(θ)+ψ‾2(θ)ψ‾2T(θ))vk·-D‾2(ω)|dω,]]>s.t.|vk·T(ψ‾1(θ)ψ‾1T(θ)+ψ‾2(θ)ψ‾2T(θ))vk·-D‾2(ω)|≤ϵ∀ω∈Bp∪Bs;]]>其中，ε代表滤波器所允许的通频带和阻频带的最大纹波值；S5，寻找优化问题的最优解设计出滤波器的阶数、衰减因子和频率，并增加k的值，返回步骤S1。进一步地，所述步骤S5包括：S501，初始化参数：δ1＞0，δ2＞0，σ∈(0,1)，α∈(0,1)，c＝0，k≥0，罚参数βk,-1＞0，对称正定矩阵Qk,0；S502，设计子问题c≥0，求最优下降方向s.t.(∂J~k(θ)∂θ|θ=θk,c·)Tdk,c≤zk,c,]]>qk,1,i(θk,c·)+(∂qk,1,i(θ)∂θ|θ=θk,c·)Tdk,c≤zk,cfori=0,...,M-1,]]>qk,2,i(θk,c·)+(∂qk,2,i(θ)∂θ|θ=θk,c·)Tdk,c≤zk,cfori=0,...,M-1;]]>其中，是优化问题的解，如果算法终止；否则，进入步骤S503；S503，设计价值函数，求取最优步长tk；Ξk,c(θ)=J~k(θ)+βk,cSk(θ),]]>对于k≥0，c≥0,定义序列{1,σ,σ2,…本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种音频滤波器的设计方法，其特征在于，所述音频滤波器的频率响应为H(ω):H(ω)=(ψ‾1T(θ)+jψ‾2T(θ))v;|H(ω)|2=vT(ψ‾1(θ)ψ‾1T(θ)+ψ‾2(θ)ψ‾2T(θ))v;]]>∠H(ω)=tan-1(ψ‾2T(θ)vψ‾1T(θ)v);]]>所述设计方法包括：S1，初始化迭代次数k＝0和的值，设定一个允许的误差值S2，当k≥0时，设计优化问题()：minvJ‾k(v)=∫Bp∪Bs|vT(ψ‾1(θk·)ψ‾1T(θk·)+ψ‾2(θk·)ψ‾2T(θk·))v-D‾2(ω)|dω;]]>S3，寻找优化问题()的最优解设计出滤波器的幅度和相位；S4，设计优化问题()：minθJ~k(θ)=∫Bp∪Bs|vk·T(ψ‾1(θ)ψ‾1T(θ)+ψ‾2(θ)ψ‾2T(θ))vk·-D‾2(ω)|dω,]]>s.t.|vk·T(ψ‾1(θ)ψ‾1T(θ)+ψ‾2(θ)ψ‾2T(θ))vk·-D‾2(ω)|≤ϵ∀ω∈Bp∪Bs;]]>其中，ε代表滤波器所允许的通频带和阻频带的最大纹波值；S5，寻找优化问题()的最优解设计出滤波器的阶数、衰减因子和频率，并增加k的值，返回步骤S1。...

【技术特征摘要】
1.一种音频滤波器的设计方法，其特征在于，所述音频滤波器的频率响应为H
(ω):H(ω)=(ψ‾1T(θ)+jψ‾2T(θ))v;|H(ω)|2=vT(ψ‾1(θ)ψ‾1T(θ)+ψ‾2(θ)ψ‾2T(θ))v;]]>∠H(ω)=tan-1(ψ‾2T(θ)vψ‾1T(θ)v);]]>所述设计方法包括：
S1，初始化迭代次数k＝0和的值，设定一个允许的误差值S2，当k≥0时，设计优化问题()：
minvJ‾k(v)=∫Bp∪Bs|vT(ψ‾1(θk·)ψ‾1T(θk·)+ψ‾2(θk·)ψ‾2T(θk·))v-D‾2(ω)|dω;]]>S3，寻找优化问题()的最优解设计出滤波器的幅度和相位；
S4，设计优化问题()：
minθJ~k(θ)=∫Bp∪Bs|vk·T(ψ‾1(θ)ψ‾1T(θ)+ψ‾2(θ)ψ‾2T(θ))vk·-D‾2(ω)|dω,]]>s.t.|vk·T(&...

【专利技术属性】
技术研发人员：凌永权，张小志，李志光，方百立，梁卓銘，黄永恆，
申请(专利权)人：广东工业大学，李志光，
类型：发明
国别省市：广东;44