《数字信号处理基础》教学课件：第7章 FIR数字滤波器的理论和设计.ppt

讨论： 第 * 页 (1)IIR滤波器可以通过调整另、极点位置实现较陡峭的幅频特性。所以一般逼近函数阶数较低，但难以实现线性相位特性。 FIR滤波器极点在 z=0，无法调整。实现同样的特性需要较高的阶数。容易实现线性相位特性。 (2)IIR滤波器用以逼近比较有规则的特性。对于复杂特性，难以确定逼近函数。 FIR滤波器可用分段积分或特性样本点来逼近复杂特性。 (3)IIR滤波器时延较小，特别是采取并联实现方案时，容易满足实时系统要求。 FIR滤波器时延为NT，一般比较大。主要用于非实时系统。 (4)对系数误差的灵敏度（由于系数误差引起系统特性变化，或不稳定），IIR滤波器较高，特别当极点位置靠近单位圆时。对计算中的有限字长效应敏感。 FIR不会产生稳定问题。 7.4 IIR滤波器和FIR滤波器的比较 1、滤波器特性方面： 第 * 页 (1)IIR滤波器用递归算法、有反馈系统实现，有积累误差产生。 FIR滤波器用非递归算法、无反馈系统实现，没有积累误差。 (2)IIR滤波器用差分方程实现（可以用低阶差分方程级联或并联实现）。 FIR滤波器为有限冲击响应，可以用直接卷积实现；也可以用FFT方法实现（分段卷积），有利于大量连续数据的滤波处理。 (3)在满足相同的逼近要求下， IIR滤波器阶数较低，便于用集成电路数字硬件实现。 FIR滤波器阶数高，一般需要用信号处理机和软件实现。 2、在实现方法上： 第 * 页 (1)IIR滤波器的设计可以借助于成熟的模拟滤波器设计技术，简化设计过程。 FIR滤波器设计的窗函数设计法中，对通带波动和阻带衰耗不容易控制，一般对特性要求较高的滤波器设计需要反复试算，设计计算量大。 (2)IIR滤波器的设计借助于模拟滤波器设计技术，对于非低通滤波特性需要进行频率坐标变换，增加了计算量。对于其他复杂特性要求的滤波器（非基本类型）用IIR形式不容易实现。 FIR滤波器设计的窗函数设计法中，窗函数是对时域的冲击响应进行处理。所以 ，对于非低通滤波特性或其他复杂的滤波特性只要可以计算分段积分，求取冲击响应序列h(n),都可以直接使用FIR滤波器的窗函数设计法。 (3)两种滤波器都可以使用最优化设计方法进行设计。但对于IIR滤波器因为有稳定性问题，所以在最优化设计后需要进行稳定性校验。而FIR滤波器就没有这一问题。 3、在设计方法上： 第 * 页 从以上比较可知，IIR和FIR滤波器各有特点，在实际应用中应根据滤波器的技术要求和所处理的信号特点来选定使用哪一种形式的数字滤波器。 因为没有一种滤波器和一种设计方法在所有的情况下都是最佳的，必须根据实际情况来确定采用哪一种形式的数字滤波器和使用哪一种设计方法。 结论： 第 * 页 数字信号处理多媒体教学系统 版权所有：yuning 2003。3 第2版 结 束 第 * 页 * * 具有线性相位特性的的系统--产生时移，相位特性的斜率就是时移的大小； 群延时代表了以ω=ω0 为中心一个很小的频带或很少的一组频率上所受到的有效公共延时 * * N增大，可以减少过渡带 * * N增大时可以改变主瓣的宽度，不能改变主瓣与旁瓣的相对比例 * * 主瓣与旁瓣的相对比例只由窗函数形状决定 矩形窗 N=8 汉宁窗 N=8 哈明窗 N=8 3阶Blackman窗 N=8 第 * 页 矩形窗 N=8 哈明窗 N=8 3阶Blackman窗 N=8 汉宁窗 N=8 窗函数幅度频率特性 第 * 页 矩形窗 N=64 汉宁窗 N=64 哈明窗 N=64 3阶Blackman窗 N=64 第 * 页 矩形窗 N=8 汉宁窗 N=8 哈明窗 N=8 3阶Blackman窗 N=8 对理想低通特性的逼近 第 * 页 矩形窗 N=16 汉宁窗 N=16 哈明窗 N=16 3阶Blackman窗 N=16 第 * 页 矩形窗 N=64 汉宁窗 N=64 哈明窗 N=64 3阶Blackman窗 N=64 第 * 页 矩形窗 N=8 汉宁窗 N=8 哈明窗 N=8 3阶Blackman窗 N=8 第 * 页 矩形窗 N=64 汉宁窗 N=64 哈明窗 N=64 3阶Blackman窗 N=64 第 * 页 哈明窗 N=8 哈明窗 N=16 哈明窗 N=64 哈明窗 N=32 N增大时可以改变主瓣的宽度，不能改变主瓣与旁瓣的相对比例 第 * 页 矩形窗 N=64 汉宁窗 N=64 哈明窗 N=64 3阶Blackman窗 N=64 主瓣与旁瓣的相对比例只由窗函数形状决定 第 * 页 说明：