誰能夠幫我對濾波器進行下分類,什麼模擬,數字濾波器,又有低通

2022-06-29 03:05:19 字數 4793 閱讀 3304

1樓:匿名使用者

這幾個概念有的並列,有的包含。

從功能區分:高通、低通、帶通、帶阻,其含義顧名思義。

從處理訊號區分:模擬(用以處理模擬訊號,電路實現,典型的就是收音機裡的調頻)、數字(這個是用有限精度來實現,像計算機裡的資料不可能是無限,典型例子就是數字影象)

對於數字濾波器,是從結構上區分的,有:

1,iir,特點為無限長衝擊響應(原因是存在無窮多個反饋),它又包含幾種結構(直接型、並聯型、級聯型、頻率抽樣型,其特點如名字一樣)。有個地方比較具有迷惑性,就是教材又給出兩種模型(巴特沃斯、切比雪夫,這個其實跟結構無關,他只是說經過多年發展,如此設計能較好的達到指定要求)。再說一點,後面講的是設計方法。

2,fir,它的衝擊響應長度是有限的(物理結構也有直接型、並聯、頻率抽樣型)。跟iir相對應,但是設計方法存在很大差別。

2樓:瀟湘侯

濾波器按照衝擊響應時長可以分為iir(無限衝擊響應)和fir(有限衝擊響應)兩種實現方式。從濾波功能上看可以分為低通濾波器、高通濾波器、頻寬濾波器、帶阻濾波器(陷波器是一種特殊的帶阻濾波器),這些濾波器都可以用iir和fir兩種方式實現。模擬濾波器和數字濾波器是從訊號的連續性上來區分的,模擬濾波器的訊號是連續的,數字濾波器的訊號是離散的。

主要的區別就在這 。

fir和iir濾波器這兩種濾波器有什麼區別

3樓:哀紹輝

1、響應不同:兩種濾波器都是數字濾波器。根據衝激響應的不同,將數字濾波器分為有限衝激響應(fir)濾波器和無限衝激響應(iir)濾波器。

對於fir濾波器,衝激響應在有限時間內衰減為零,其輸出僅取決於當前和過去的輸入訊號值。對於iir濾波器,衝激響應理論上應會無限持續,其輸出不僅取決於當前和過去的輸入訊號值,也取決於過去的訊號輸出值。

2、相位不同: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。

3、影響不同: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。

4樓:小嫣老師

1、單位響應。

iir濾波器的單位脈衝響應為無限長,網路中有反饋迴路。fir濾波器的單位脈衝響應是有限長的,一般網路中沒有反饋迴路。fir濾波器的系統函式一般是一個有理分式,分母多項式決定濾波器的反饋網路。

fir濾波器的系統函式用下式表示。

2、幅頻特性。

iir數字濾波器幅頻特性精度很高,不是線性相位的,可以應用於對相位資訊不敏感的音訊訊號上;fir數字濾波器的幅頻特性精度較之於iir數字濾波器低,但是線性相位,就是不同頻率分量的訊號經過fir濾波器後他們的時間差不變,這是很好的性質。

3、實時訊號處理。

fir數字濾波器是有限的單位響應也有利於對數字訊號的處理,便於程式設計,用於計算的時延也小,這對實時的訊號處理很重要。

5樓:大炮

1.兩種濾波器都是數字濾波器。根據衝激響應的不同,將數字濾波器分為有限衝激響應(fir)濾波器和無限衝激響應(iir)濾波器。

對於fir濾波器,衝激響應在有限時間內衰減為零,其輸出僅取決於當前和過去的輸入訊號值。對於iir濾波器,衝激響應理論上應會無限持續,其輸出不僅取決於當前和過去的輸入訊號值,也取決於過去的訊號輸出值。

2.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。

3.對於iir和fir的比較,有些書上有論述。我引用陳懷琛的「數字訊號處理教程--matlab釋義與實現」:

從效能上來說,iir濾波器傳遞函式包括零點和極點兩組可調因素,對極點的惟一限制是在單位圓內。因此可用較低的階數獲得高的選擇性,所用的儲存單元少,計算量小,效率高。但是這個高效率是以相位的非線性為代價的。

選擇性越好,則相位非線性越嚴重。fir濾波器傳遞函式的極點固定在原點,是不能動的,它只能靠改變零點位置來改變它的效能。所以要達到高的選擇性,必須用較高的階數;對於同樣的濾波器設計指標,fir濾波器所要求的階數可能比iir濾波器高5-10倍,結果,成本較高,訊號延時也較大;如果按線性相位要求來說,則iir濾波器就必須加全通網路進行相位校正,同樣要大大增加濾波器的階數和複雜性。

而fir濾波器卻可以得到嚴格的線性相位。

從結構上看,iir濾波器必須採用遞迴結構來配置極點,並保證極點位置在單位圓內。由於有限字長效應,運算過程中將對係數進行舍入處理,引起極點的偏移。這種情況有時會造成穩定性問題,甚至產生寄生振盪。

相反,fir濾波器只要採用非遞迴結構,不論在理論上還是在實際的有限精度運算中都不存在穩定性問題,因此造成的頻率特性誤差也較小。此外fir濾波器可以採用快速傅立葉變換演算法,在相同階數的條件下,運算速度可以快得多。

另外,也應看到,iir濾波器雖然設計簡單,但主要是用於設計具有分段常數特性的濾波器,如低通、高通、帶通及帶阻等,往往脫離不了模擬濾波器的格局。而fir濾波器則要靈活得多,尤其是他易於適應某些特殊應用,如構成數字微分器或希爾波特變換器等,因而有更大的適應性和廣闊的應用領域。

從上面的簡單比較可以看到iir與fir濾波器各有所長,所以在實際應用時應該從多方面考慮來加以選擇。從使用要求上來看,在對相位要求不敏感的場合,如語言通訊等,選用iir較為合適,這樣可以充分發揮其經濟高效的特點;對於影象訊號處理,資料傳輸等以波形攜帶資訊的系統,則對線性相位要求較高。如果有條件,採用fir濾波器較好。

當然,在實際應用中可能還要考慮更多方面的因素。

2,不論iir和fir,階數越高,訊號延遲越大;同時在iir濾波器中,階數越高,係數的精度要求越高,否則很容易造成有限字長的誤差使極點移到單位園外。因此在階數選擇上是綜合考慮的.

6樓:七彩虹科技****

1. 在相同技術指標下,iir濾波器由於存在著輸出對輸入的反饋,因而可用比fir濾波器較少的階數來滿足指標的要求,這樣一來所用的儲存單元少,運算次數少,較為經濟。例如用頻率抽樣法設計阻帶衰減為-20db的fir濾波器,其階數要33階才能達到,而如果用雙線性變換法設計只需4-5階的切貝雪夫濾波器,即可達到指標要求,所以fir濾波器的階數要高5-10倍左右。

2. fir濾波器可得到嚴格的線性相位,而iir濾波器則做不到這一點,iir濾波器選擇性愈好,則相位的非線性愈嚴重,困而,如果iir濾波器要得到線性相位,又要滿足幅度濾波的技術要求,必須加全通網路進行相位校正,這同樣會大大增加濾波器的階數,從這一點上看,fir濾波器又優於iir濾波器。

3. fir濾波器主要採用非遞迴結構,因而從理論上以及時性從實際的有限精度的運算中,都是穩定的。有限精度運算誤差也較小,iir濾波器必須採用遞迴的結構,極點必須在z平面單位圓內,才能穩定,這種結構,運算中的四捨五入處理,有時會引起寄生振盪。

4. fir濾波器,由於衝激響應是有限長的,因而可以用快速傅立葉變換演算法,這樣運算速度可以快得多,iir濾波器則不能這樣運算。

5. 從設計上看,iir濾波器可以利用模擬濾波器設計的現成閉合公式、資料和**,因而計算工作量較小,對計算工具要求不高。fir濾波器則一般沒有現成的設計公式,窗函式法只給出窗函式的計算工式,但計算通帶、阻帶衰衰減仍無顯示錶達式。

一般fir濾波器設計只有計算機程式可資利用,因而要藉助於計算機。

6. iir濾波器主要是設計規格化的、頻率特性為分段常數的標準低通、高通、帶通、帶阻、全通濾波器,而fir濾波器則要靈活得多,例如頻率抽樣設計法,可適應各種幅度特性的要求,因而fir濾波器則要靈活得多,例如頻率器可設計出理想正交變換器、理想微分器、線性調頻器等各種網路,適應性較廣。而且,目前已有許多fir濾波器的計算機程式可供使用。

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