毕业设计(论文)-基于MATLAB的IIR数字滤波器的设计

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基于MATLAB的IIR滤波器的设计及应用

基于MATLAB的IIR滤波器的设计及应用

基于MATLAB的IIR滤波器的设计及应用IIR滤波器是一种无限脉冲响应滤波器,其设计和应用常常基于MATLAB进行。

在设计IIR滤波器时,首先需要确定滤波器的规格要求,例如带通或带阻滤波器、截止频率以及通带和阻带的最大衰减要求等。

设计IIR滤波器常用的方法有Butterworth、Chebyshev和Elliptic 等。

其中,Butterworth滤波器在通带区具有最平坦的幅频特性,而Chebyshev和Elliptic滤波器在通带和阻带区的幅频特性则更陡峭。

选择滤波器的类型取决于应用的具体需求。

通过MATLAB可以使用“butter”函数设计Butterworth滤波器,使用“cheby1”或“cheby2”函数设计Chebyshev滤波器,使用“ellip”函数设计Elliptic滤波器。

这些函数可以指定滤波器的类型、阶数、截止频率和衰减要求等参数。

设计得到的滤波器系数可以用于滤波器的实施。

IIR滤波器在信号处理领域有广泛的应用。

其中,带通滤波器用于从原始信号中提取感兴趣的频率成分,例如心电图中的QRS波群。

带阻滤波器则用于去除原始信号中的频率成分,例如去除电源线频率的干扰。

此外,IIR滤波器还可用于音频信号处理、图像处理等领域。

MATLAB提供了多种方法来应用IIR滤波器。

可以使用“filter”函数对信号进行滤波处理,其中需指定滤波器的系数和待滤波的信号。

另外,MATLAB还提供了“filtfilt”函数进行无相位滤波,即正向和反向滤波,从而减小滤波器的相应延迟。

总之,基于MATLAB的IIR滤波器设计和应用是信号处理领域的常见任务。

通过选择适当的滤波器类型和参数,可以实现对信号的滤波处理,满足各种应用的需求。

MATLAB提供了丰富的函数和工具,便于设计、实施和应用IIR滤波器。

基于Matlab的IIR数字滤波器设计(论文)

基于Matlab的IIR数字滤波器设计(论文)

摘要在现代通信系统中,由于信号中经常混有各种复杂成分,所以很多信号分析都是基于滤波器而进行的,而数字滤波器是通过数值运算实现滤波,具有处理精度高、稳定、灵活、不存在阻抗匹配问题,可以实现模拟滤波器无法实现的特殊滤波功能。

数字滤波器根据其冲激响应函数的时域特性,可分为两种,即无限长冲激响应(IIR)数字滤波器和有限长冲激响应(FIR)数字滤波器。

实现IIR滤波器的阶次较低,所用的存储单元较少,效率高,精度高,而且能够保留一些模拟滤波器的优良特性,因此应用很广。

Matlab软件以矩阵运算为基础,把计算、可视化及程序设计有机融合到交互式工作环境中,并且为数字滤波的研究和应用提供了一个直观、高效、便捷的利器。

尤其是Matlab中的信号处理工具箱使各个领域的研究人员可以直观方便地进行科学研究与工程应用。

本文首先介绍了数字滤波器的概念,分类以及设计要求。

接着利用MATLAB函数语言编程,用信号处理图形界面FDATool来设计滤波器以及Sptool界面设计的方法,并用FDATool模拟IIR 数字滤波器处理信号。

重点设计Chebyshev I型和Chebyshev II型数字低通滤波器,并介绍最优化设计。

【关键字】IIR 滤波器FDATool Sptool SimulinkABSTRACTIn modern communication systems,Because often mixed with various signal complex components,So many signal analysis is based on filters, and the digital filter is realized through numerical computation, digital filters filter with high precision, stability and flexibility, don't exist, can realize the impedance matching simulating the special filter cannot achieve filter function. Digital filter according to its impulse response function and characteristics of the time can be divided into two kinds, namely the infinite impulse response (IIR) digital filter and finite impulse response (FIR digital filters). The order of realizing IIR filter is used, low and high efficiency less storage unit, high precision, and can keep some simulation characteristics of filter, so it is widely used. Matlab software based on matrix computation, the calculation, visualization and program design of organic integration to interactive environment for digital filter, and the research and application of provides an intuitive, efficient and convenient tool. Especially in the Matlab signal processing to all areas of research toolbox personnel can easily for scientific research and engineering application. This paper introduces the concept of digital filter, classification and design requirements. Then using MATLAB language programming, with functions of signal processing FDATool graphical interface design of interface design and Sptool filter, and FDATool analog signal processing IIR digital filter. Key design Chebyshev type I and II digital Chebyshev lowpass filter, and introduces optimization design.【Keywords】IIR Filter FDATool Sptool Simulink目录前言 ............................................................. 1第一章数字滤波器 ................................................. 2第一节数字滤波器的概念........................................ 2第二节数字滤波器的分类........................................ 2第三节数字滤波器的设计要求.................................... 4第二章 IIR数字滤波器设计方法...................................... 5第一节 IIR数字滤波器的设计步骤................................. 5第二节用脉冲相应不变法设计IIR数字滤波器...................... 6一、设计原理................................................ 6二、脉冲响应不变法优缺点.................................... 8第三节双线性变换法设计IIR数字滤波器.......................... 9一、设计原理................................................ 9二、双线性变换法优缺点.................................... 11第三章 IIR滤波器的MATLAB设计................................... 13第一节 IIR数字滤波器的典型设计法............................. 14第二节 IIR数字滤波器的直接设计法............................. 18第三节 FDATool介绍和界面设计................................. 23第四节 FDATOOL设计IIR数字滤波器............................. 24第五节 SIMULINK 仿真IIR滤波器............................... 26总结 ........................................................... 29致谢 ........................................................... 30参考文献 ........................................................ 31结束语 .......................................................... 32前言随着信息时代和数字世界的到来,数字信号处理已成为当今一门极其重要的学科和技术领域。

基于MATLAB的IIR数字滤波器的设计

基于MATLAB的IIR数字滤波器的设计

基于MATLAB的IIR数字滤波器的设计摘要:介绍IIR数字滤波器的传统设计思想与步骤。

及其计算机辅助设计方法。

以一数字带通滤波器为例,着重说明了基于MATLAB的三种实现手段:模拟低通原型、合适模拟带通及直接原型,为数字滤波器设计带来全新的实现手段,设计快捷方便,仿真波形直观。

数字滤波器是具有一定传输选择特性的数字信号处理装置,其输入、输出均为数字信号,实质上是一个由有限精度算法实现的线性时不变离散系统。

它的基本工作原理是利用离散系统特性对系统输入信号进行加工和变换,改变输入序列的频谱或信号波形,让有用频率的信号分量通过,抑制无用的信号分量输出。

数字滤波器和模拟滤波器有着相同的滤波概念,根据其频率响应特性可分为低通、高通、带通、带阻等类型,与模拟滤波器相比,数字滤波器除了具有数字信号处理的固有优点外,还有滤波精度高(与系统字长有关)、稳定性好(仅运行在0与l两个电平状态)、灵活性强等优点。

数字滤波器按单位脉冲响应的性质可分为无限长单位脉冲响应滤波器IIR和有限长单位脉冲响应滤波器(FIR)两种。

本文介绍(IIR)数字滤波器的设计与分析。

1 IIR数字滤波器设计思路与步骤IIR 数字滤波器可用一个n阶差分方程y(n)=Σb r x(n-r)+Σa k y(n-k),或用它的Z域系统函数:对照模拟滤波器的传递函数:不难看出,数字滤波器与模拟滤波器的设计思路相仿,其设计实质也是寻找一组系数{b,a},去逼近所要求的频率响应,使其在性能上满足预定的技术要求;不同的是模拟滤波器的设计是在S平面上用数学逼近法去寻找近似的所需特性H(S),而数字滤波器则是在Z平面寻找合适的H(z)。

IIR数字滤波器的单位响应是无限长的,而模拟滤波器一般都具有无限长的单位脉冲响应,因此与模拟滤波器相匹配。

由于模拟滤波器的设计在理论上已十分成熟,因此数字滤波器设计的关键是将H(S)→H(Z),即,利用复值映射将模拟滤波器离散化。

基于MATLAB的IIR数字滤波器设计与仿真

基于MATLAB的IIR数字滤波器设计与仿真

基于MATLAB的IIR数字滤波器设计与仿真一、概述在现代数字信号处理领域中,数字滤波器扮演着至关重要的角色。

其通过对输入信号的特定频率成分进行增强或抑制,实现对信号的有效处理。

无限脉冲响应(IIR)数字滤波器因其设计灵活、实现简单且性能优良等特点,得到了广泛的应用。

本文旨在基于MATLAB平台,对IIR数字滤波器的设计与仿真进行深入研究,以期为相关领域的研究与应用提供有益的参考。

IIR数字滤波器具有无限长的单位脉冲响应,这使得其在处理信号时能够展现出优秀的性能。

与有限脉冲响应(FIR)滤波器相比,IIR滤波器在实现相同性能时所需的阶数更低,从而减少了计算复杂度和存储空间。

在需要对信号进行高效处理的场合,IIR滤波器具有显著的优势。

MATLAB作为一款功能强大的数学软件,提供了丰富的函数和工具箱,使得数字滤波器的设计与仿真变得简单而高效。

通过MATLAB,我们可以方便地实现IIR滤波器的设计、分析和优化,从而满足不同应用场景的需求。

本文将首先介绍IIR数字滤波器的基本原理和特性,然后详细阐述基于MATLAB的IIR数字滤波器的设计方法和步骤。

接着,我们将通过仿真实验验证所设计滤波器的性能,并对其结果进行分析和讨论。

本文将总结IIR数字滤波器设计与仿真的关键技术和注意事项,为相关领域的研究人员和工程师提供有益的参考和启示。

1. IIR数字滤波器概述IIR(Infinite Impulse Response)数字滤波器是数字信号处理中常用的一类滤波器,它基于差分方程实现信号的滤波处理。

与FIR (Finite Impulse Response)滤波器不同,IIR滤波器具有无限长的单位脉冲响应,这意味着其输出不仅与当前和过去的输入信号有关,还与过去的输出信号有关。

这种特性使得IIR滤波器在实现相同的滤波效果时,通常具有更低的计算复杂度,从而提高了处理效率。

IIR滤波器的设计灵活多样,可以根据不同的需求实现低通、高通、带通和带阻等多种滤波功能。

基于matlab的IIR数字滤波器的设计毕业设计(论文)

基于matlab的IIR数字滤波器的设计毕业设计(论文)

基于matlab的IIR数字滤波器的设计摘要:IIR数字滤波器在MATLAB环境下的设计方法和实现方法,在无限脉冲响应(IIR)数字滤波器设计中,先进行模拟滤波器的设计,然后进行模拟—数字滤波器转换,即采用脉冲响应不变法及双线性Z变化法设计数字滤波器,最后进行滤波器的频带转换。

关键词:IIR数字滤波器;matlab;频带转换;引言数字滤波器是数字信号处理的重要基础,数字信号处理主要是研究数字或符号的序列表示信号波形,并用数字的方式去处理这些序列,把它们改变成在某分量和中意义上更希望的形式,以便估计信号的特征参量,或削弱信号中的多余分量和增强信号中的有用分量。

数字滤波器在对信号的过滤、检测与参数估计等处理过程中,是使用最为广泛的一种线性系统。

滤波器的种类很多,从功能上可以分为低通、高通、带通和带阻滤波器,上述每种滤波器又可以分为模拟滤波器和数字滤波器。

如果滤波器的输入输出都是数字信号,则这样的滤波器称之为数字滤波器,它通常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来实现滤波。

根据数字滤波器冲激响应的时域特性,可将数字滤波器分为两种,即无限长冲激响应(IIR)滤波器和有限长冲激响应(FIR)滤波器。

有数字信号处理的一般理论可知,IIR 滤波器的特征是具有无限持续时间的冲激响应,而FIR滤波器使冲激响应只能持续一定的时间。

随着信息时代的到来,数字信号处理已经成为当今一门极其重要的学科和技术,并且在通信、语音、图像、自动控制等众多领域得到了广泛的应用。

在数字信号处理中,数字滤波器占有极其重要的地位,它具有精度高、可靠性好、灵活性大等特点。

现代数字滤波器可以用软件或硬件两种方式来实现。

软件方式实现的优点是可以通过滤波器参数的改变去调整滤波器的性能。

MATLAB是一种面向科学和工程计算的语言,它集数值分析、矩阵运算、信号处理和图形显示于一体,具有编程效率高、调试手段丰富、扩充能力强等特点。

基于Matlab的IIR数字滤波器设计

基于Matlab的IIR数字滤波器设计

基于Matlab的IIR数字滤波器设计谢黎明;郑锐【摘要】Digital filter plays an important role in digital signals. The conventional way have some disadvantages; for example: lower efficiency, complex method and so on. Matlab have a powerful compute,using Matlab can design filters that fixed to the needs quickly, performance parameters can be easily modified and be simulated. It has more advantage compared to the traditional. This paper design a IIR digital filter using the conversion function method of Matlab for the high - speed spindle of 15 000 r/min. The results show that this method has a good reference to the design of the filter. It can be widely applied in the rotor vibration signal preprocessing.%滤波器在数字信号处理中具有重要的作用.传统的设计方法存在效率低、方法复杂等缺点,不能满足高效高精度的需要.利用Matlab软件强大的计算能力,可以快速设计出符合要求的滤波器并对性能参数进行方便的修改及仿真,相对传统方式具有较大的优势.针对转速为15 000 r/min的高速电主轴,利用Matlab软件中的的转换函数法对IIR滤波器进行了设计,分析表明该滤波器具有良好的性能,可广泛应用于转子振动信号预处理中.【期刊名称】《机械与电子》【年(卷),期】2011(000)001【总页数】3页(P28-30)【关键词】Matlab;高速电主轴;转换函数法;IIR数字滤波器【作者】谢黎明;郑锐【作者单位】兰州理工大学机电工程学院,甘肃兰州730050;兰州理工大学机电工程学院,甘肃兰州730050【正文语种】中文【中图分类】TN713.70 引言高速电主轴在工作中总会产生振动,其振动主要由轴承和转子的振动所引起。

iir数字滤波器的设计matlab

iir数字滤波器的设计matlab

iir数字滤波器的设计matlab摘要:1.IIR数字滤波器简介2.MATLAB在IIR数字滤波器设计中的应用3.设计实例与分析4.结论正文:一、IIR数字滤波器简介IIR(无限脉冲响应)数字滤波器是数字信号处理中的重要组成部分,其设计方法与模拟滤波器设计密切相关。

在设计IIR数字滤波器时,需要确定采样间隔或采样频率,将数字滤波器的指标转化为模拟滤波器的指标,然后根据模拟滤波器的指标设计模拟滤波器。

最后,通过冲激响应不变法和双线性变换法,将模拟滤波器的冲激响应转化为数字滤波器的冲激响应。

二、MATLAB在IIR数字滤波器设计中的应用MATLAB以其强大的计算和仿真能力,在数字滤波器设计中得到了广泛的应用。

设计师可以利用MATLAB的函数和工具箱,方便地实现IIR数字滤波器的设计、仿真和分析。

三、设计实例与分析以下是一个基于MATLAB的IIR数字滤波器设计实例:1.确定设计指标:通带截止频率为1kHz,阻带截止频率为2kHz,通带波纹小于1dB,阻带衰减大于40dB。

2.利用MATLAB的函数,如freqz、butter等,设计模拟低通滤波器。

3.将模拟滤波器的参数转化为数字滤波器的参数,如采样频率、阶数等。

4.利用MATLAB的函数,如impulse、bode等,对数字滤波器进行仿真和分析。

四、结论通过以上实例,可以看出MATLAB在IIR数字滤波器设计中的重要作用。

它不仅提供了方便的设计工具,还能实时地展示滤波器的性能,大大提高了设计效率和精度。

此外,IIR数字滤波器的设计方法和MATLAB的应用也可以推广到其他数字信号处理领域,如音频处理、图像处理等。

基于MATLAB的IIR数字滤波器的设计及应用

基于MATLAB的IIR数字滤波器的设计及应用

青岛工学院毕业论文(设计)基于Matlab的IIR数字滤波器的设计及应用学生姓名学号指导教师学院信息工程学院专业电子信息工程年级2009级答辩日期 2013 年 5 月 22 日青岛工学院基于MATLAB的IIR数字滤波器的设计及应用完成日期:指导教师签字:答辩小组成员签字:由于信号处理的基础就是滤波,信号处理的基本运算也就是滤波运算,滤波器的设计也就提升为数字信号处理的最基本问题之一。

这里主要是对IIR数字滤波器的设计进行研究,应用Ellipse滤波器、Butterworth滤波器、Chebyshev滤波器分别对低通、带通及带阻滤波器形式进行仿真。

在该系统中,只需要将数字滤波器的技术性能指标根据指定的或是需要的设计方法(如双线性变换法或脉冲响应不变法等),转换为模拟滤波器的技术性能指标,根据指定的模拟滤波器设计出相应的数字滤波器。

本文对MATLAB软件进行了介绍,并对数字滤波器在其环境下如何实现进行了介绍;并描述了数字滤波器的基本概念,其包括系统的描述、系统的传递函数、基本结构运算单元;本文重点描述了IIR数字滤波器的设计过程及几种设计方法,并对IIR滤波器的仿真做了一些介绍。

关键词:IIR数字滤波器;设计方法;仿真Due to the signal processing is the basis of filtering, signal processing the basic operation of filtering arithmetic, the design of the filter is promoted as one of the most fundamental problem in digital signal processing. Here is mainly to the design of IIR digital filter is studied, using the Ellipse filter, Butterworth filter, Chebyshev filter respectively to form low pass, band pass and band-stop filter. In the system, just need to technical performance index of the digital filter based on the specified or required design methods (such as bilinear transformation method or impulse response is not political reform, etc.), the technical performance indicators are converted to analog filter, based on the specified analog filter design corresponding digital filter.Are introduced in this paper, the MATLAB software, and digital filter in the environment how to implement are introduced; And describes the basic concept of digital filter, which includes a description of the system, system's transfer function, the structure of the basic computing unit; This paper describes the design of IIR digital filter process, and several design methods, and the simulation of IIR filter did some introduction.Key words: IIR digital filter; The design method; The simulation1绪论 (1)1.1数字滤波器技术的发展状况 (1)1.2 MATLAB软件简介 (1)2 IIR数字滤波器的简介 (3)2.1 IIR数字滤波器的基本概念 (3)2.2 IIR数字滤波器的基本结构 (3)3 IIR数字滤波器的设计方法 (6)3.1 间接设计法 (6)3.2 直接设计法 (6)3.2.1计算机辅助设计法 (6)3.2.2 IIR数字滤波器的应用举例 (6)4IIR数字滤波器的设计及MATLAB实现 (8)4.1 IIR数字滤波器的设计 (8)4.1.1 巴特沃兹滤波器 (8)4.1.2 切比雪夫滤波器 (9)4.1.3 椭圆滤波器 (12)4.2 MATLAB实现 (13)4.2.1双线性变换法及MATLAB实现 (14)4.2.2脉冲响应不变法及MATLAB实现 (14)4.2.3 Simulink设计仿真 (16)总结 (20)致谢 (22)附录 (23)1绪论1.1数字滤波器技术的发展状况人们对有限冲激响应(FIR)和无限冲激响应(IIR)关系的认识转化是数字滤波器的一个重要发展。

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IIR数字滤波器的设计摘要数字滤波器是对数字信号进行滤波处理以得到期望的响应特性的离散时间系统。

作为一种电子滤波器,数字滤波器与完全工作在模拟信号域的模拟滤波器不同。

数字滤波器工作在数字信号域,它处理的对象是经由采样器件将模拟信号转换而得到的数字信号。

数字滤波器的工作方式与模拟滤波器也完全不同:后者完全依靠电阻、电容、晶体管等电子元件组成的物理网络实现滤波功能;而前者是通过数字运算器件对输入的数字信号进行运算和处理,从而实现设计要求的特性。

本文由数字滤波器的功能、应用及发展入手,介绍了数字滤波器的基本概念,其中包括系统的描述、系统的传递函数和IIR数字滤波器基本结构。

其次根据IIR数字滤波器的设计原理,在MA TLAB环境下分别采用脉冲响应不变法、双线性变换法和MA TLAB函数直接设计法对IIR数字滤波器进行了设计。

最后应用FDATool和Simulink工具对IIR数字滤波器进行了仿真。

关键词:IIR数字滤波器;MATLAB;脉冲响应不变法;双线性变换法;FDATool;SimulinkDesign of IIR digital filterAbstractDigital filters are the discrete-time systems that process to filter digital signal to get expected response characteristics. As an electronic filter, digital filters work differently from the analog signal filters who completely work in analogy signal domain. Digital filter work in the digital signal domain and its targets are digital signals that are received by sampling devices converting analog signals to digital signals. The working methods of digital filters and analog filters are completely different: the latter completely rely on the function of the physical network formed by resistors, capacitors, transistors and other electronic components of filtering ,while the former computes and processes digital signals with the help of digital computing devices to realize the characteristics of the design requirements.In this paper, the function, application and development of the digital filter are introduced followed by the introduction of the principle of digital filter design. The principle first includes the description of the system, the transfer function of the system and the basic structure of the IIR (Infinite Impulse Response) digital filter. Then, according to the design principle of IIR digital filter, the IIR digital filter is designed by the method of non-changing impulse response, the method of double linear transform and direct method using MATLAB functions. At last, the designed IIR digital filter is simulated by FDATool and MATLAB Simulink Tool.Key words:IIR digital filter;MATLAB;non-changing impulse response;double linear transformation;FDATool;Simulink目录第一章绪论 (1)1.1数字滤波器技术概述 (1)1.2滤波器及滤波方法的发展历程 (2)1.3滤波器的分类 (3)1.4数字滤波器的优越性 (4)1.5数字滤波器的实现方法 (5)1.6MATLAB软件简介 (6)1.7MATLAB的语言特点 (8)第二章数字滤波器基础 (10)2.1数字滤波器的基本概念 (10)2.2系统的描述 (11)2.3系统的传递函数 (12)2.4IIR数字滤波器的基本结构 (12)2.4.1直接Ⅰ型 (13)2.4.2直接Ⅱ型 (14)2.4.3级联型 (14)2.4.4并联型 (16)第三章IIR数字滤波器的设计方法及过程 (17)3.1基于脉冲响应不变法的IIR滤波器设计 (17)3.2基于双线性Z变换法的IIR滤波器设计 (20)3.3基于MATLAB函数直接设计IIR数字滤波器 (24)3.3.1巴特沃斯数字滤波器设计 (24)3.3.2切比雪夫Ⅰ型IIR数字滤波器设计 (27)3.3.3切比雪夫Ⅱ型IIR数字滤波器设计 (29)3.3.4基于椭圆法直接设计IIR数字滤波器 (30)3.4FDAT OOL设计法 (33)3.5S IMULINK建模设计法 (37)第四章结论 (41)参考文献 (42)致谢 (43)第一章绪论1.1 数字滤波器技术概述数字滤波器实际上就是一种数字信号处理系统的算法或设备,也可以说是一种运算过程。

数字滤波器的功能是将一组输入的数字序列通过一定的运算后转变为另一组输出的数字序列,因此它本身就是一台数字式的处理设备。

数字滤波器的基本原理是:先利用取样开关和模拟-数字转换器将一个联系性的信号转换成数字信号。

在数字计算器中完成所要求的传输函数运算之后,再通过数字-模拟转换器和保持电路,使信号形成最后要求的波形。

数字滤波器是数字信号处理中最重要的组成部分之一。

数字信号处理主要是研究用数字或符号的序列来表示信号波形,并用数字的方式去处理这些序列,把它们改变成在某种意义上更为有希望的形式,以便估计信号的特征参量,或削弱信号中的多余分量和增强信号中的有用分量。

具体来说,凡是用数字方式对信号进行滤波、变换、调制、解调、均衡、增强、压缩、固定、识别、产生等加工处理,都可纳入数字信号处理领域。

[1]数字信号处理学科的一项重大进展是关于数字滤波器设计方法的研究。

关于数字滤波器,早在上世纪40年代末期就有人讨论它的可能性问题,在50年代也有人讨论过数字滤波器,但直到60年代中期,才开始形成关于数字滤波器的一整套完整的正规理论。

在这一时期,提出了各种各样的数字滤波器结构,有的以运算误差最小为特点,有的则以运算速度快见长,而有的则二者兼而有之。

出现了数字滤波器的各种分析方法和实现方法,对递归和非递归两类滤波器作了全面的比较,统一了数字滤波器的基本概念和理论。

数字滤波器的领域的一个重要发展是对有限冲激响应(FIR)和无限冲激响应(IIR)关系的认识的转化。

在初期,一般认为IIR滤波器比FIR滤波器具有更高的运算效率,因而明显的倾向前者,但当人们提出用快速傅立叶变换(FFT)实现卷积运算的概念之后,发现高阶FIR 滤波器也可以用很高的运算效率来实现,这就促使人们对高性能FIR滤波器的设计方法和滤波器的频域设计方法进行了大量的研究,从而出现了此后数字滤波器设计中频域方法和时域方法并驾齐驱的局面。

然而,这些均属数字滤波器的早期研究。

早期的数字滤波器尽管在语音、声纳、地震和医学的信号处理中曾经发挥过作用,但由于当时计算机主机的价格很昂贵,严重地阻碍了专用数字滤波器的发展。

70年代科学技术的蓬勃发展,数字信号处理开始与大规模和超大规模集成电路技术、微处理技术、高速数字算术单元、双极性高密度半导体存储器、电荷转移器件等新技术、新工艺结合了起来,并且引进了计算机辅助设计方法,它使数字滤波器的设计不仅仅是对相应模拟滤波器的逼近。

一般说来,通过对模拟滤波器函数的变换来设计数字滤波器,很难达到逼近任意频率响应或冲激响应,而采用计算机辅助设计则有可能实现频域或时域的最佳逼近,或频域时域联合最佳逼近。

这样,数字滤波器的分析与设计其内容也更既丰富起来,各种新的数字信号处理系统,也都能用专用数字硬件实时加以实现。

数字信号处理理论与技术的发展,主要是由于电子计算机与大规模集成电路的大量生产和广泛应用,替代了原来的模拟信号处理中的线性滤波与频谱分析所应用的模拟计算机和分立元件L、C、R线性网络,高度发挥了计算技术与数字技术相结合的特色和优越性。

特别是微处理器和微型计算机技术日新月异的发展,将更有利于电子仪器与电子技术应用系统朝着数字化、小型化、自动化以及多功能等方向发展,促使它们成为富有智能型的电子系统。

现在,包括数字滤波在内的数字信号处理技术正以惊人的速度向纵深和高级的方向发展;据统计这种趋势还要持续一个较长的时期,未来的发展可能会比过去的进程更为激动人心,必将引起某些领域的飞跃性发展。

1.2 滤波器及滤波方法的发展历程在近代电信设备和各类控制系统中,滤波器应用极为广泛;在所有的电子部件中,使用最多、技术最为复杂的要算滤波器了。

滤波器的优劣直接决定产品的优劣。

所以,对滤波器的研究和生产历来为各国所重视。

1917年美国和德国科学家分别发明了LC滤波器,次年导致了美国第一个多路复用系统的出现。

20世纪50年代无源滤波器日趋成熟。

自60年代起由于计算机技术、集成工艺和材料工业的发展,滤波器发展上了一个新台阶,并且朝着低功耗、高精度、小体积、多功能、稳定可靠和价格低廉方向努力,其中小体积、多功能、高精度、稳定可靠成为70年代以后的主攻方向。

导致RC有源滤波器、数字滤波器、开关电容滤波器和电荷转移器等各种滤波器的飞速发展,到70年代后期,上述几种滤波器的单片集成已被研制出来并得到应用。

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