基于脉冲响应不变法设计IIR数字滤波器的原理和应用

脉冲响应不变法设计IIR数字滤波器 一、脉冲响应不变法设计IIR数字滤波器概述 脉冲响应不变法设计IIR数字滤波器是将模拟滤波器的频率特性重现到数字滤波器中的一种方法。该方法可以使数字滤波器的单位脉冲响应完全模仿模拟滤波器的单位脉冲响应，从而在时域特性上逼近模拟滤波器的性能。但是，该方法只适合低通和带通滤波器的设计，不适合高通和带阻滤波器的设计。 二、数字滤波器的特点和应用 数字滤波器可以满足滤波器对幅度和相位特性的严格要求，精确度高，有高度的可编程性，灵活性好，并且它没有电压飘移、温度漂移与噪声等问题，基本不受环境影响，稳定性好等。正是由于数字滤波器的这些优点，使得数字滤波器广泛应用于语音处理、图像处理、模式识别、频谱分析、医学仪器等领域。 三、数字滤波器的设计原理 数字滤波器是一种用来过滤时间离散信号的数字系统，通过对抽样数据进行数学处理来达到频域滤波的目的。可以设计系统的频率响应，让它满足一定的要求，从而对通过该系统的信号的某些特定的频率成分进行过滤，这就是滤波器的基本原理。 数字滤波实质上是一种运算过程，实现对信号的运算处理。输入数字信号（数字序列）通过特定的运算转变为输出的数字序列，因此，数字滤波器本质上是一个完成特定运算的数字计算过程，也可以理解为是一台计算机。 时域离散系统的频域特性可以用卷积和差分方程描述，给数字信号滤波器提供运算规则，使其按照这个规则完成对输入数据的处理。 四、脉冲响应不变法的原理 脉冲响应不变法是实现模拟滤波器数字化的一种直观而常用的方法。它特别适合于对滤波器的时域特性有一定要求的场合。 脉冲响应不变法的核心原理是通过对连续函数ha<t>等间隔采样得到离散序列ha<nT>。令h<n>=ha<nT>，T为采样间隔。这是一种时域上的转换方法。 五、数字滤波器的优点和缺点 数字滤波器的优点是：精确度高，灵活性好，稳定性好，基本不受环境影响等。缺点是：容易产生频谱混叠现象，只适合低通和带通滤波器的设计，不适合高通和带阻滤波器的设计。 六、结论 本文介绍了脉冲响应不变法设计IIR数字滤波器的原理和方法，并讨论了数字滤波器的特点和应用，最后总结了数字滤波器的优点和缺点。