IIR高通数字滤波器设计：基于巴特沃思模拟低通到数字频带变换

"本文主要介绍了数字信号处理中的IIR高通数字滤波器设计，重点关注了基于巴特沃思模拟低通与数字频带变换的方法。文中提到了五种不同的模拟滤波器类型，包括巴特沃思、切比雪夫Ⅰ型、切比雪夫Ⅱ型、椭圆和贝塞尔滤波器，分析了它们的幅频特性。此外，还比较了双线性变换法和脉冲响应不变法这两种系统函数转换方法的优缺点。在设计任务中，要求设计一个具有特定技术指标的IIR高通滤波器，并探讨了滤波器实现结构和参数字长对性能的影响。" 本文是关于数字信号处理的一份实验报告，主要关注的是如何设计一个基于巴特沃思模拟低通转换的IIR高通数字滤波器。首先，文章介绍了五种常见的模拟滤波器类型：巴特沃思滤波器以其平滑的衰减特性著称，切比雪夫Ⅰ型和Ⅱ型滤波器分别在通带和阻带表现出等波纹特性，椭圆滤波器具有最窄的过渡带，而贝塞尔滤波器则注重线性相位特性。这些滤波器的特性决定了它们在不同应用场景下的选择。 在数字滤波器的设计过程中，通常采用两种系统函数转换方法：双线性变换法和脉冲响应不变法。双线性变换法可以保持频率响应的线性关系，但可能导致频谱混叠失真，适用于低通和带通滤波器；脉冲响应不变法则能直接将模拟滤波器转换为数字滤波器，且无频谱混叠，但可能不适用于高通和带阻滤波器。 报告详细描述了数字滤波器的设计任务，包括所需的阻带截止频率、通带截止频率、通带最大衰减和阻带最小衰减。在设计和仿真部分，作者讨论了使用数字频带变换方法来实现巴特沃思IIR高通滤波器的过程，比较了两种设计思路，选择了第一种即数字频带变换方法。 接着，文章分析了不同实现结构（直接型和级联型）对滤波器性能的影响，以及参数字长变化如何影响幅频响应特性。这部分强调了滤波器设计中的工程实践问题，即实际实现时要考虑硬件限制和精度需求。 最后，报告给出了设计和分析的结论，作者的个人体会以及对未来研究的展望。通过这份报告，读者可以深入了解数字滤波器设计的关键步骤和考虑因素，以及如何根据具体需求选择合适的设计策略和实现方法。