iir數(shù)字濾波器的文獻(xiàn)綜述

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1、文獻(xiàn)綜述一、前言數(shù)字濾波器具有穩(wěn)定、重復(fù)性好、適應(yīng)性強(qiáng)、性能優(yōu)異、線性相位等優(yōu)點(diǎn)。數(shù)字濾波器以沖激響應(yīng)延續(xù)長(zhǎng)度可分為兩類：FIR濾波器(有限沖激響應(yīng)濾波器)、IIR濾波器(無(wú)限沖激響應(yīng)濾波器)。其中FIR濾波器的優(yōu)點(diǎn)是：穩(wěn)定性好，因?yàn)闆](méi)有極點(diǎn)；精度高，因?yàn)樗鼘?duì)以前的事件只有有限的記憶，積累誤差??；易于計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，保證精度和線性相位。缺點(diǎn)是：要達(dá)到高性能，需要許多系數(shù)，要做較多的乘法操作，計(jì)算量大。而IIR濾波器的優(yōu)點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、系數(shù)少乘法操作少、效率高；與模擬濾波器有對(duì)應(yīng)關(guān)系；可以解析控制，強(qiáng)制系統(tǒng)在特定點(diǎn)為零點(diǎn)；易于計(jì)算機(jī)

2、輔助設(shè)計(jì)。缺點(diǎn)是：因?yàn)橛袠O點(diǎn)，設(shè)計(jì)時(shí)要小心穩(wěn)定性；因?yàn)樗鼘?duì)以前的事件有長(zhǎng)的記憶，易產(chǎn)生溢出、噪聲、誤差。數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)一般都要經(jīng)過(guò)3個(gè)步驟：確定指標(biāo)、逼近和實(shí)現(xiàn)。(1)確定指標(biāo)：在設(shè)計(jì)一個(gè)濾波器之前，必須首先確定一些技術(shù)指標(biāo)，這些技術(shù)指標(biāo)需要根據(jù)工程實(shí)際的需要來(lái)制定。指標(biāo)的形式一般確定為頻域中的幅度和相位響應(yīng)；(2)逼近：確定了濾波器的技術(shù)指標(biāo)后，就可以利用數(shù)學(xué)和DSP的基本原理提出一個(gè)濾波器模型來(lái)逼近給定的目標(biāo)；(3)實(shí)現(xiàn)：我們得到了以差分或系統(tǒng)函數(shù)或沖激響應(yīng)描述的濾波器，可以通過(guò)硬件或軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)。FIR數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)方法有窗

3、函數(shù)、頻率取樣和切比雪夫等波紋優(yōu)化設(shè)計(jì)方法：（1）窗函數(shù)法：窗函數(shù)法設(shè)計(jì)的基本思想是把給定的頻率響應(yīng)通過(guò)IDTFT(InverseDiscreteTimeFourierTransform)，求得脈沖響應(yīng)，然后利用加窗函數(shù)對(duì)它進(jìn)行截?cái)嗪推交?，以?shí)現(xiàn)一個(gè)物理可實(shí)現(xiàn)且具有線性相位的HR濾波器的設(shè)計(jì)目的。其核心是從給定的頻率特性，通過(guò)加窗確定有限長(zhǎng)單位脈沖響應(yīng)序列h(n)；（2）頻率取樣法：頻率取樣法設(shè)計(jì)的基本思想是把給出的理想頻率響應(yīng)進(jìn)行取樣，通過(guò)IDFT從頻譜樣點(diǎn)直接求得有限脈沖響應(yīng)；（3）優(yōu)化設(shè)計(jì)法：FIR濾波器的優(yōu)化設(shè)計(jì)采用“等波

4、紋最佳一致逼近”理論，利用MATLAB提供的remez函數(shù)實(shí)現(xiàn)ParksMcClellan算法，設(shè)計(jì)濾波器逼近理想頻率響應(yīng)。所得到的最佳一致濾波器的頻率響應(yīng)具有等波紋特性。MATLAB是由美國(guó)Mathworks公司開發(fā)的集數(shù)值計(jì)算、符號(hào)計(jì)算和圖形可視化三大基本功能于一體的，功能強(qiáng)大、操作簡(jiǎn)單的語(yǔ)言是國(guó)際公認(rèn)的優(yōu)秀數(shù)學(xué)應(yīng)用軟件之一，被廣泛應(yīng)用于仿真技術(shù)、自動(dòng)控制和數(shù)子信號(hào)處理等領(lǐng)域。二、主題《基于MATLAB的微機(jī)保護(hù)原理教學(xué)仿真平臺(tái)》、《基于MATLAB在信號(hào)與系統(tǒng)仿真中的應(yīng)用》、《基于MATLAB的IIR和FIR濾波器的濾波仿真

5、教學(xué)體會(huì)》、《MATLAB在信號(hào)與系統(tǒng)中的應(yīng)用》、《MATLAB軟件在信號(hào)與系統(tǒng)實(shí)踐教學(xué)中的意義》這幾篇論文主要介紹了MATLAB在信號(hào)與系統(tǒng)仿真中的應(yīng)用，并4通過(guò)幾個(gè)典型實(shí)例證實(shí)信號(hào)與系統(tǒng)以及相關(guān)課程中的許多問(wèn)題可以應(yīng)用軟件來(lái)模擬處理，程序簡(jiǎn)潔，容易實(shí)現(xiàn)，對(duì)于提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果起到了很好的輔助作用。其中《基于MATLAB的微機(jī)保護(hù)原理教學(xué)仿真平臺(tái)》還重點(diǎn)介紹了按微機(jī)保護(hù)采集系統(tǒng)的基本原理、數(shù)據(jù)處理算法、保護(hù)算法，按積木式結(jié)構(gòu)，構(gòu)建了一種基于MATLAB的微機(jī)保護(hù)原理教學(xué)仿真平臺(tái)。利用該平臺(tái)，可充分發(fā)揮自主性和創(chuàng)造性，搭建保護(hù)模塊，

6、并可在Simulink環(huán)境下進(jìn)行閉環(huán)仿真測(cè)試，觀察保護(hù)內(nèi)部元件的動(dòng)作過(guò)程。并可進(jìn)一步改進(jìn)、完善保護(hù)性能或進(jìn)行新保護(hù)原理的開發(fā)工作?！痘贛ATLAB和DSPBuilder的電網(wǎng)信號(hào)FIR濾波器設(shè)計(jì)》、《基于Matlab/DSP—Builder的FIR濾波器設(shè)計(jì)與仿真》、《FIR濾波器的MATLAB設(shè)計(jì)與DSP算法實(shí)現(xiàn)》、《基于MATLAB和DSP的FIR數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)》、《基于MATLAB和DSP實(shí)現(xiàn)的FIR數(shù)字低通濾波器》論文中主要通過(guò)一個(gè)64階FIR濾波器設(shè)計(jì)與仿真，簡(jiǎn)單介紹了應(yīng)用Matlab/DSP—Builder等工具軟

7、件聯(lián)合設(shè)計(jì)的流程、方法和要點(diǎn)。并通過(guò)實(shí)例證實(shí)DSP芯片實(shí)現(xiàn)低通FIR數(shù)字濾波這種設(shè)計(jì)方法有諸多優(yōu)點(diǎn)，除具有準(zhǔn)確度高、執(zhí)行速度快、不受環(huán)境影響等優(yōu)點(diǎn)外，由于DSP芯片具有可編程特性，程序的可移植性好，靈活性強(qiáng)。實(shí)際應(yīng)用時(shí)只需按要求修改濾波器參數(shù)，并對(duì)程序作較少的改動(dòng)，即可實(shí)現(xiàn)不同截止頻率的低通FIR濾波器，實(shí)用性較強(qiáng)。《數(shù)字FIR濾波器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)》和《基于MATLAB的FIR濾波器設(shè)計(jì)及FPGA實(shí)現(xiàn)》在針對(duì)常用的軟、硬件方法設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)FIR濾波器存在的問(wèn)題，提出采用MATLAB的窗函數(shù)方法設(shè)計(jì)并在FPGA上高速并行實(shí)現(xiàn)嚴(yán)格線性相位F

8、IR濾波器的方案。其可以方便地調(diào)熬濾波器的階數(shù)和系數(shù)，適合不同場(chǎng)合的應(yīng)用。利用FPGA的高速度、高密度的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了高精度、高速度FIR數(shù)字濾波器．在設(shè)計(jì)上采用模塊化結(jié)構(gòu)，濾波器的系數(shù)和階數(shù)可由類屬參數(shù)帶人模塊內(nèi)部，調(diào)整方便，便于調(diào)用；在實(shí)現(xiàn)上采用