数字信号处理：第六章 IIR数字滤波器设计.ppt

数字信号处理 - IIR 数字滤波器设计 数字信号处理是信息时代的核心技术之一，对于信号的处理和分析至关重要。数字滤波器是数字信号处理中一种非常重要的技术，它可以对信号进行滤除、改进和修改。IIR 数字滤波器是数字滤波器的一种，具有很高的精度和稳定性。 数字滤波器的基本概念 ------------------------ 数字滤波器是指输入输出均为数字信号的滤波器，通过一定的运算关系改变输入信号所含频率成分的相对比例或者滤除某些频率成分的器件。数字滤波器的优点是精度高、稳定、体积小、重量轻、灵活，不需要阻抗匹配，可以实现模拟滤波器(AF)无法实现的特殊滤波功能。 数字滤波器的分类 ------------------- 数字滤波器可以分为经典滤波器和现代滤波器两种。经典滤波器是指一般滤波器，输入信号中有用的频率成分和希望滤除的频率成分各占有不同的频带，通过以合适的选频滤波器达到目的。现代滤波器包括维纳滤波器、卡尔曼滤波器、自适应滤波器等，它们可以根据随机信号内部的统计分布规律，从干扰中最佳地提取信号。 数字滤波器的设计方法 ------------------------- 数字滤波器的设计方法可以分为两种：一种是直接设计数字滤波器，另一种是先设计模拟滤波器，然后转换为数字滤波器。直接设计数字滤波器的方法包括有限脉冲响应(FIR)滤波器和无限脉冲响应(IIR)滤波器设计方法。IIR 滤波器的设计方法包括用一个因果稳定的离散LSI系统的系统函数 H(z) 逼近给定的性能要求，确定滤波器性能要求，制定技术指标，利用有限精度算法实现此系统函数，最后实现技术实现。 IIR 数字滤波器的设计方法 --------------------------- IIR 数字滤波器的设计方法可以分为两步：第一步是设计模拟滤波器，然后转换为数字滤波器。模拟滤波器的设计方法有多种，如巴特沃斯滤波器、切比雪夫滤波器、椭圆滤波器、贝塞尔滤波器等。这些滤波器都有严格的设计公式、现成的曲线和图表供设计人员使用。 巴特沃斯低通滤波器的设计方法 ----------------------------- 巴特沃斯低通滤波器是一种常用的模拟滤波器，具有很高的精度和稳定性。它的设计方法是首先确定滤波器的技术指标，然后设计一个传输函数 Ha(s)，使其幅度平方函数满足给定的指标。巴特沃斯低通滤波器的幅度平方函数可以用下式表示： |Ha(jΩ)|² = 1 / (√(1 + (Ω/Ωc)²N)) 其中，Ωc 是 3dB 截止频率，N 是滤波器的阶数。巴特沃斯低通滤波器的设计方法可以使得滤波器的幅度平方函数非常接近理想滤波器。 数字滤波器的技术要求 ------------------------- 数字滤波器的技术要求包括通带截止频率、阻带截止频率、通带容限、阻带容限等。这些技术要求可以用来评估数字滤波器的性能。 数字滤波器的频率响应特征 --------------------------- 数字滤波器的频率响应特征可以用幅度平方响应、相位响应、群延迟响应等来描述。这些特征可以用来评估数字滤波器的性能。 数字信号处理中的 IIR 数字滤波器设计是非常重要的技术，具有很高的精度和稳定性。通过了解数字滤波器的基本概念、分类、设计方法和技术要求，可以更好地应用数字滤波器技术。