广东海洋大学：《数字信号处理 Digital Signal Processing》课程教学资源（PPT课件讲稿）第三章 无限长单位脉冲响应（IIR）滤波器的设计方法

第三章无限长单位脉冲响应(IIR) 滤波器的设计方法（共10学时） 3.1IIR滤波器设计（两种方法) ■3.2模拟滤波器到数滤波器转换 3.3模拟低通到各种数字滤波器的频率 变换 3.4数字低通到各种数字滤波器的频率 变换

第 三章 无限长单位脉冲响应（IIR） 滤波器 的设计方法(共10学时 ) ◼ 3.1 IIR滤波器设计（两种方法） ◼ 3.2 模拟滤波器到数滤波器转换 ◼ 3.3 模拟低通到各种数字滤波器的频率 变换 ◼ 3.4 数字低通到各种数字滤波器的频率 变换

本章重点 理解数字滤波器的基本概念、设计内容及方法 ■掌握脉冲响应不变法设计IIR滤波器 掌握双线性变换法设计IIR滤波器 了解Butterworth、Chebyshev低通滤波器 的特点 掌握从模拟滤波器低通原型到各种数字滤波器 的频率变换。 掌握从数字滤波器到各种数字滤波器的频率变

本章重点 ◼ 理解数字滤波器的基本概念、设计内容及方法 ◼ 掌握脉冲响应不变法设计IIR滤波器 ◼ 掌握双线性变换法设计IIR滤波器 ◼ 了解Butterworth、Chebyshev低通滤波器 的特点 ◼ 掌握从模拟滤波器低通原型到各种数字滤波器 的频率变换。 ◼ 掌握从数字滤波器到各种数字滤波器的频率变 换

引言 1、数字滤波器的定义 ■用有限精度算法实现的时域离散的线性时不 变系统，用于完成对信号的滤波处理 低频系 列滤波 器

引言 ◼ 1、数字滤波器的定义 ◼ 用有限精度算法实现的时域离散的线性时不 变系统，用于完成对信号的滤波处理 。 低频系 列滤波 器

说明： )许多信息处理过程，如信号的过滤，检测、 预测等都要用到滤波器，数字滤波器是数字信 号处理中使用得最广泛的一种线性系统，是数 字信号处理的重要基础 2)数字滤波器的功能（本质）是将一组输入的 数字序列通过一定的运算后转变为另一组输出 的数字序列。实现方法主要有两种：数字信号 处理硬件和计算机软件。 3)数字滤波器 线性时不变系统，输入输出 均为数字信号

说明： 1）许多信息处理过程，如信号的过滤，检测、 预测等都要用到滤波器，数字滤波器是数字信 号处理中使用得最广泛的一种线性系统，是数 字信号处理的重要基础。 2）数字滤波器的功能（本质）是将一组输入的 数字序列通过一定的运算后转变为另一组输出 的数字序列。实现方法主要有两种：数字信号 处理硬件和计算机软件。 3）数字滤波器——线性时不变系统，输入输出 均为数字信号

2分类 ■1)经典滤波器从功能上分可分为： 低通滤波器(LPAF/LPDF):Low pass analog/digital filter 带通滤波器(BPAF/BPDF):Bandpass analog/digital filter 高通滤波器(HPAF/HPDF):High pass analog/digital filter 带阻滤波器(BSAF/BSDF):Bandstop analog/digital filter 全通滤波器(ABAF/ASDF):All pass analog/digital filter ■即它们每一种又可分为：数字(Digital)和模拟(Analog) 滤波器

2 分类 ◼ 1）经典滤波器从功能上分可分为： 低通滤波器（LPAF/LPDF):Low pass analog/digital filter 带通滤波器(BPAF/BPDF):Bandpass analog/digital filter 高通滤波器(HPAF/HPDF):High pass analog/digital filter 带阻滤波器(BSAF/BSDF):Bandstop analog/digital filter 全通滤波器(ABAF/ASDF):All pass analog/digital filter ◼ 即它们每一种又可分为：数字(Digital)和模拟(Analog) 滤波器

模拟滤波器的理想幅频特性 LPAF |H(j2 。π 2 HPAF H() -2c H(2) 2 BPAF BSAF -2c2-2c12c1 2c2 π

模拟滤波器的理想幅频特性 − c c  H( j)  LPAF  H( j) − c c  HPAF  H( j) − c c  BPAF H( j) − c2 − c1 c1 c2   BSAF

数字滤波器的理想幅频特性 He) 低通 -2元 2元 0 H(ei) 高通 (b) -2m 2元 0 H(e' 带通 (c) 一2元 一元 2π H (ei) 带阻 (d)- 一2元 一元 2π 数字滤波器的珥想幅频特性

数字滤波器的理想幅频特性 数字滤波器的理想幅频特性 (e ) jw H －2 － o  2 w (e ) jw H －2 － o  2 w (e ) jw H －2 － o  2 w (e ) jw H －2 － o  2 w (a ) (b ) (c ) (d ) 低通 高通 带通 带阻

2)现代滤波器 它主要研究内容是从含有噪声的数据记录（又称 胴间序列)中估计出信号的某些特征或信号本身 一旦信号被估计出，那么估计出的信号将比原信号 会有高的信噪比。 现代滤波器把信号和噪声都视为随机信号，利用 它们的统计特征（如自相关函数、功率谱等）导出 一套最佳估值算法，然后用硬件或软件予以实现。 现代滤波器理论源于维纳在40年代及其以后的工 作，这一类滤波器的代表为：维纳滤波器，此外， 还有卡尔曼滤波器、线性预测器、自适应滤波器。 本课程主要讲经典滤波器

2）现代滤波器 它主要研究内容是从含有噪声的数据记录（又称 时间序列）中估计出信号的某些特征或信号本身。 一旦信号被估计出，那么估计出的信号将比原信号 会有高的信噪比。 现代滤波器把信号和噪声都视为随机信号，利用 它们的统计特征（如自相关函数、功率谱等）导出 一套最佳估值算法，然后用硬件或软件予以实现。 现代滤波器理论源于维纳在40年代及其以后的工 作，这一类滤波器的代表为：维纳滤波器，此外， 还有卡尔曼滤波器、线性预测器、自适应滤波器。 本课程主要讲经典滤波器

3)根据单位脉冲响应()的时宽，即 列长分为： IIR:Infinite impulse Response,即无限长度单 位脉冲响应滤波器 系统函数为：H(z)= i=0 1-∑b,z FIR:Definite impulse Response,即有限长度 单位脉冲响应滤波器 W-1 系统函数为：H(z)=∑h(n)z" n=0

3）根据单位脉冲响应h(n)的时宽，即 列长分为： ◼ IIR：Infinite impulse Response, 即无限长度单 位脉冲响应滤波器 ◼ FIR：Definite impulse Response, 即有限长度 单位脉冲响应滤波器   = − = − − = N i i i M i i i b z a z H z 1 0 1 系统函数为： ( )  − = − = 1 0 ( ) ( ) N n n 系统函数为：H z h n z

4)根据实现的方法分 递归型，IIR一般为递归型 ■非递归型，一般FIR除频率取样设计方法 外

4）根据实现的方法分 ◼ 递归型，IIR一般为递归型 ◼ 非递归型，一般FIR除频率取样设计方法 外