IIR滤波器

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所属分类:音频杂谈

IIR滤波器的特点

  •   1 iir数字滤波器的系统函数可以写成封闭函数的形式。

      2 iir数字滤波器采用递归型结构,即结构上带有反馈环路。iir滤波器运算结构通常由延时、乘以系数和相加等基本运算组成,可以组合成直接型、正准型、级联型、并联型四种结构形式,都具有反馈回路。由于运算中的舍入处理,使误差不断累积,有时会产生微弱的寄生振荡。

      3 iir数字滤波器在计上可以借助成熟的模拟滤波器的成果,如巴特沃斯、契比雪夫和椭圆滤波器等,有现成的设计数据或图表可查,其设计工作量比较小,对计算工具的要求不高。在设计一个iir数字滤波器时,我们根据指标先写出模拟滤波器的公式,然后通过一定的变换,将模拟滤波器的公式转换成数字滤波器的公式。

      4 iir数字滤波器的相位特性不好控制,对相位要求较高时,需加相位校准网络。

IIR滤波器与FIR滤波器的比较

  •   FIR和IIR比较(有限冲击响应和无限冲击响应)

    IIR滤波器

      从性能上进行比较 "

      从性能上来说,IIR滤波器传输函数的极点可位于单位圆内的任何地方,因此可用较低的阶数获得高的选择性,所用的存贮单元少,所以经济而效率高。但是这个高效率是以相位的非线性为代价的。选择性越好,则相位非线性越严重。相反,FIR滤波器却可以得到严格的线性相位,然而由于FIR滤波器传输函数的极点固定在原点(输出只与有限项输入有关,所以传递函数分母为1,极点在零点),所以只能用较高的阶数达到高的选择性;对于同样的滤波器设计指标,FIR滤波器所要求的阶数可以比IIR滤波器高5~10倍,结果,成本较高,信号延时也较大;如果按相同的选择性和相同的线性要求来说,则IIR滤波器就必须加全通网络进行相位较正,同样要大增加滤波器的节数和复杂性。

      从结构上看"

      IIR滤波器必须采用递归结构,极点位置必须在单位圆内,否则系统将不稳定。另外,在这种结构中,由于运算过程中对序列的舍入处理,这种有限字长效应有时会引入寄生振荡。相反,FIR滤波器主要采用非递归结构,不论在理论上还是在实际的有限精度运算中都不存在稳定性问题,运算误差也较小。此外,FIR滤波器可以采用快速付里叶变换算法,在相同阶数的条件下,运算速度可以快得多。

IIR滤波器的设计

  •   通常IIR滤波器设计的过程如下:首先根据滤波器参数要求设计对应的模拟滤波器(如巴特沃斯滤波器、切比雪夫滤波器等等),然后通过映射(如脉冲响应不变法、双线性映射等等)将模拟滤波器变换为数字滤波器,从而决定IIR滤波器的参数。IIR滤波器的重大缺点在于,由于存在反馈其稳定性不能得到保证。另外,反馈还使IIR滤波器的数字运算可能溢出。

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