FIR和IIR数字滤波器比较

滤波器可分为两种,IIR(无限冲激响应)滤波器和FIR(有限冲激响应)滤波器。

FIR和IIR滤波器的不同:
1、FIR滤波器的冲激响应在有限时间内衰减为0,输出仅取决于当前和过去的输入信号值,在Z域上其极点位置只能是原点,而IIR滤波器的冲激响应会无限持续,输出不仅取决于当前和过去的输入信号,还和过去的输出有关,IIR的极点可以处于单位圆内任何地方。2、设计同样参数的滤波器,FIR要比IIR需要更多的参数,也就是在处理时需要更长的时间去计算,实时性差一些。3、FIR具有线性相位,IIR不具有,非线性相位是指对于不同的频率分量造成的相位差与频率不成比例,使得输出时不同频率分量的叠加的相位值和输入时有变化,从而导致了信号的失真。因此在进行IIR设计的时候需考虑这些,如有相位要求需添加相位校准网络。

在实际应用中,如果滤波器通带内不要求线性相位,则使用IIR,若有要求,则根据相位失真度、计算量、复杂度等因素综合考虑是选择FIR还是选择IIR+相位补偿。

FIR和IIR设计方法:
1、FIR:窗函数法、频率采样法、切比雪夫逼近法。对比这三种方法,窗函数法是最早提出的,缺少关键频率的精度控制,如用该种方法设计的低通滤波器,它的截止频率依赖于窗函数的类型和滤波器长度M,并不能从截止频率出发进行设计。频率采样法指定了一些w处H(w)的值,并规定了过渡带为2π/M的倍数,由于这种H(w)在过渡带以外的其他频率上为0或1的曲线特性,这种方法用于实现频域滤波。切比雪夫逼近法在技术指标的管控上比前两种都要好,可以按照参数wp,ws,δ1,δ2,M给定的技术指标,指定参数wp,ws,δ1,M,然后利用δ2来优化滤波器,这种方法后续可着重研究一下。
2、IIR:由于模拟滤波器是一个充分研究的成熟领域,多使用模拟滤波器转换到数字滤波器上。导数逼近法、冲击不变法、双线性变换法。前两种方法有严重的局限性,仅适合于低通滤波器和一类有限的带通滤波器,双线性变换法则无此限制。常用的模拟滤波器有巴特沃斯滤波器、切比雪夫滤波器、椭圆滤波器、贝塞尔滤波器。

时域滤波器设计思路:
1 根据相位要求并综合上相位失真度、计算量、复杂度等因素判断所需设计的滤波器种类,FIR或IIR。
2 选定何种滤波器后,根据所要达到的技术指标选择滤波器类型以及设计方法。
3 根据得到传输方程H(z)或者差分方程h(n)获得滤波器的系数。
4 将滤波器系数与目标数据进行卷积,即可得到滤波后数据。

    原文作者:Ivy9808
    原文地址: https://blog.csdn.net/Ivy9808/article/details/124221207
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