FIR和IIR濾波器的一個主要區(qū)別:FIR是線性相位,IIR為非線性相位(雙線性變換法),對于非線性相位會造成的影響,可以這樣考慮:對于輸入的不同頻率分量,造成的相位差與頻率不成正比,則輸出時不同頻率分量的疊加的相位情況和輸入時有變化,得到的通帶信號產(chǎn)生失真。
iir濾波器有以下幾個特點:
1 iir數(shù)字濾波器的系統(tǒng)函數(shù)可以寫成封閉函數(shù)的形式。
2 iir數(shù)字濾波器采用遞歸型結構,即結構上帶有反饋環(huán)路。iir濾波器運算結構通常由延時、乘以系數(shù)和相加等基本運算組成,可以組合成直接型、正準型、級聯(lián)型、并聯(lián)型四種結構形式,都具有反饋回路。由于運算中的舍入處理,使誤差不斷累積,有時會產(chǎn)生微弱的寄生振蕩。
3 iir數(shù)字濾波器在計上可以借助成熟的模擬濾波器的成果,如巴特沃斯、契比雪夫和橢圓濾波器等,有現(xiàn)成的設計數(shù)據(jù)或圖表可查,其設計工作量比較小,對計算工具的要求不高。在設計一個iir數(shù)字濾波器時,我們根據(jù)指標先寫出模擬濾波器的公式,然后通過一定的變換,將模擬濾波器的公式轉換成數(shù)字濾波器的公式。
4 iir數(shù)字濾波器的相位特性不好控制,對相位要求較高時,需加相位校準網(wǎng)絡。
在matlab下設計iir濾波器可使用buttterworth函數(shù)設計出巴特沃斯濾波器,使用cheby1函數(shù)設計出契比雪夫i型濾波器,使用cheby2設計出契比雪夫II型濾波器,使用ellipord函數(shù)設計出橢圓濾波器。
與fir濾波器的設計不同,iir濾波器設計時的階數(shù)不是由設計者指定,而是根據(jù)設計者輸入的各個濾波器參數(shù)(截止頻率、通帶濾紋、阻帶衰減等),由軟件設計出滿足這些參數(shù)的最低濾波器階數(shù)。在matlab下設計不同類型iir濾波器均有與之對應的函數(shù)用于階數(shù)的選擇。
iir單位響應為無限脈沖序列fir單位響應為有限的
iir幅頻特性精度很高,不是線性相位的,可以應用于對相位信息不敏感的音頻信號上;
fir幅頻特性精度較之于iir低,但是線性相位,就是不同頻率分量的信號經(jīng)過fir濾波器后他們的時間差不變。這是很好的性質。
另外有限的單位響應也有利于對數(shù)字信號的處理,便于編程,用于計算的時延也小,這對實時的信號處理很重要
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IIR與FIR數(shù)字濾器的比較
FIR和IIR比較(有限沖擊響應和無限沖擊響應)
從性能上進行比較 "
從性能上來說,IIR濾波器傳輸函數(shù)的極點可位于單位圓內的任何地方,因此可用較低的階數(shù)獲得高的選擇性,所用的存貯單元少,所以經(jīng)濟而效率高。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。相反,F(xiàn)IR濾波器卻可以得到嚴格的線性相位,然而由于FIR濾波器傳輸函數(shù)的極點固定在原點(輸出只與有限項輸入有關,所以傳遞函數(shù)分母為1,極點在零點),所以只能用較高的階數(shù)達到高的選擇性;對于同樣的濾波器設計指標,F(xiàn)IR濾波器所要求的階數(shù)可以比IIR濾波器高5~10倍,結果,成本較高,信號延時也較大;如果按相同的選擇性和相同的線性要求來說,則IIR濾波器就必須加全通網(wǎng)絡進行相位較正,同樣要大增加濾波器的節(jié)數(shù)和復雜性。
從結構上看"
IIR濾波器必須采用遞歸結構,極點位置必須在單位圓內,否則系統(tǒng)將不穩(wěn)定。另外,在這種結構中,由于運算過程中對序列的舍入處理,這種有限字長效應有時會引入寄生振蕩。相反,F(xiàn)IR濾波器主要采用非遞歸結構,不論在理論上還是在實際的有限精度運算中都不存在穩(wěn)定性問題,運算誤差也較小。此外,F(xiàn)IR濾波器可以采用快速付里葉變換算法,在相同階數(shù)的條件下,運算速度可以快得多。看完全文了嗎?喜歡就一起來點個 贊 吧!