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FIR IIR濾波器的設計

FIR:有限脈衝響應濾波器。有限說明其脈衝響應是有限的。與IIR相比,它具有線性相位、容易設計的優點。這也就說明,IIR濾波器具有相位不線性,不容易設計的缺點。而另一方面,IIR卻擁有FIR所不具有的缺點,那就是設計同樣引數的濾波器,FIR比IIR需要更多的引數。這也就說明,要增加DSP的計算量。DSP需要更多的計算時間,對DSP的實時性有影響。以下都是低通濾波器的設計。

FIR的設計:      FIR濾波器的設計比較簡單,就是要設計一個數字濾波器去逼近一個理想的低通濾波器。通常這個理想的低通濾波器在頻域上是一個矩形窗。根據傅立葉變換我們可以知道,此函式在時域上是一個取樣函式。通常此函式的表示式為: sa(n)=sin(n∩)/n∏,但是這個取樣序列是無限的,計算機是無法對它進行計算的。故我們需要對此取樣函式進行截斷處理。也就是加一個窗函式。就是傳說中的加窗。也就是把這個時域取樣序列去乘一個窗函式,就把這個無限的時域取樣序列截成了有限個序列值。但是加窗後對此取樣序列的頻域也產生了影響:此時的頻域便不在是一個理想的矩形窗,而是成了一個有過渡帶,阻帶有波動的低通濾波器。通常根據所加的窗函式的不同,對取樣訊號加窗後,在頻域所得的低通濾波器的阻帶衰減也不同。通常我們就是根據此阻帶衰減去選擇一個合適的窗函式。如矩形窗、漢寧窗、漢明窗、BLACKMAN窗、凱撒窗等。選擇一個具體的窗函式之後,根據所設計濾波器的引數來計算所需的階數、此窗函式的表示式。然後用這個窗函式去和取樣序列相乘,就可以得到實際濾波器的脈衝響應。

IIR的設計(雙線性變換法):   IIR的設計理念是這樣的:根據所要設計濾波器的引數去確定一個模擬濾波器的傳輸函式,然後再根據這個傳輸函式,通過雙線性變換、或脈衝響應不變法來進行數字濾波器的設計。它的設計比較複雜,複雜在於它的模擬濾波器傳輸函式H(s)的確定。這一點我們可以讓軟體來實現。然後,我們說一下它的具體實現步驟:首先你要先確定你需要一個什麼樣的濾波器,巴特沃斯型,切比雪夫型,還是其它什麼型的濾波器。當你選定一個型號後,你就可以根據設計引數和這個濾波器的計算公式來確定其階數、傳輸函式的表示式。通常這個過程中還存在預扭曲的問題(這只是雙線性變換法所需要注意的問題,脈衝響應不變法不存在這種問題)。確定H(S)後,就可以通過雙線性變換得到其數字域的差分方程。