收稿日期:2004-03-11;修返日期:2004-06-25基金项目:“国家863”计划资助项目(2001AA132050-03;国家自然科学基金资助项目(50099620;长江水利委员会资助项目一种新的零相移数字滤波器的改进算法*徐磊1,陈淑珍1,肖柏勋2(1.武汉大学电子信息学院,湖北武汉430072;2.长江工程地球物理勘测研究院,湖北武汉430010摘要:时域延拓算法求取延拓部分信号的原则是,使延拓后的信号波形中,原信号的边界点到其两侧与其时间间隔相同的点的斜率相等,从而保证延拓后信号的波形在原边界点处保持平滑,避免使用传统算法延拓时会在边界点处引入突变的缺点。用经过此算法改进的零相移数字滤波器对相控阵探地雷达正演回波数据进行处理,并与用传统算法改进的滤波器处理的结果相比,表明它能更好地消除边界失真,为后续处理提供重要参数。关键词:零相移数字滤波器;边界失真;延拓中图法分类号:TN911.72文献标识码:A:1001-3695(200504-0021-02DesigningofanImprovedAlgorithmofZeroPhaseDigitalFilterXULei1,CHENShu-zhen1,XIAOBo-xun2(1.SchoolofElectronicInformation,WuhanUniversity,WuhanHubei430072,China;2.InstituteofChangjiangEngineeringGeophysicalEx-ploration,WuhanHubei430010,ChinaAbstract:Comparedwithconventionalcontinuationmethods,thisalgorithmisanefficientwaytoeliminateboundarydistor-tion,whichisprovedbytheprocessingresultsofitsapplicationonthePhased-arrayGroundPenetratingradarforwarddata.Italsoprovidesimportantparametersforsucceedingprocessing.Keywords:Zero-phaseFilter;ContinuationBoundary;Distortion零相移数字滤波器是为了消除使用一般的滤波器进行滤波时,由于滤波器的相位响应而导致待处理信号经过滤波器后产生的相位偏移[1]而设计的。然而,由于滤波时对信号时域截断,滤波后的信号会产生边界失真,影响处理的效果,需要加以抑制,采用的方法是在时域内对信号进行边界延拓[2]。传统延拓方法有,零延拓、对称延拓和周期延拓法等[2~4]。使用零延拓法和对称延拓法对信号延拓后会在信号边界点附近引入剧烈变化[5],影响改进效果。周期延拓法的效果比较理想,但是对延拓长度有一定的要求,延拓长度选择不当也会在边界点处引入剧烈变化。1零相移数字滤波器的原理及其改进1.1零相移滤波器的原理零相移滤波的过程是首先使信号序列正向通过滤波器得到第一次滤波的输出,然后将第一次滤波的输出序列进行时域翻转,将时域翻转后的序列通过同样的滤波器进行二次滤波,二次滤波后的输出再次进行时域翻转,则可得到零相移的信号,如图1所示。虚线框内的部分是实现零相移滤波;信号预处理和后处理部分是对零相移滤波器的改进,即对信号时域延拓和截断。传统改进采用的时域延拓算法有零延拓、对称延拓、周期延拓法等。图1零相移滤波器的结构图1.2新的改进算法用传统延拓算法对零相移数字滤波器加以改进并对信号进行处理后发现,很多信号经过零相移数字滤波器滤波后,效果并不理想。查找原因后发现,用零延拓和对称延拓改进的零相移数字滤波器进行滤波时,信号经过预处理后的波形会在原边界点附近发生剧烈的变化。从局部化的观点来看,在边界点附近引入了一定的高频,此时消除边界失真的作用就不明显,还可能起不到消除失真的作用;用周期延拓法改进的零相移数字滤波器进行滤波时,在预处理部分,如果设定的信号延拓长度不是信号长度的整数倍,也会出现同样的情况。因此,就需要寻找一种延拓方法,使得经过预处理延拓后信号的波形在边界点处保持平滑,从而避免引入高频分量,影响处理效果。本文使用的延拓方法的原则是,使得在延拓后的信号波形中原信号的边界点到其两侧与其有相同时间间隔的点的斜率相同,即此三点处于同一条直线上。该延拓方法的优点在于保持了信号变化的趋势,使延拓后信号的波形比较平滑。如图2所示,其中原信号以外的部分为延拓部分,斜线为斜率辅助线,标示出此线段端点处的两个点到延拓边界点处的斜率相同。图2延拓方法・12・第4期徐磊等:一种新的零相移数字滤波器的改进算法Vt原信号以原信号起始点处的延拓为例来求延拓部分的信号。设原信号的长度为N,延拓长度为2r,延拓后信号起始点的横坐标为...