数字滤波器详解：IIR与FIR架构及应用

本章节详细介绍了数字滤波器的概念及其在数字信号处理中的重要性。数字滤波器是一种专门用于加工和处理数字信号的装置，其核心特征是输入和输出均为数字形式，利用数字器件和数值计算方法来改变信号，去除无用信号并保留有用信息。相较于模拟滤波器，数字滤波器具有显著的优势，包括更高的精度可通过增加字长提升、更好的可靠性不易受环境影响、设计灵活性强以及便于大规模集成。 数字滤波器根据不同的分类标准，可以划分为低通、高通、带通和带阻滤波器，根据冲激响应特性又可分为无限冲激响应（IIR）滤波器和有限冲激响应（FIR）滤波器。IIR滤波器以其稳定的特性而被广泛使用，通过冲激响应不变法和双线性变换法设计，其网络结构复杂但处理效率高；FIR滤波器则以稳定的线性相位响应著称，通过窗函数法设计，结构相对简单且易于实现。 滤波器的传递函数是其核心概念，通过系数ai和bk定义，它们决定了系统的极点和零点分布。当ai为零时，滤波器的构成简化，这在设计特定类型的滤波器时具有重要意义。数字滤波器的构成涉及滤波器的设计方法和数学模型，通过这些方法，工程师可以根据实际需求调整滤波器的特性，以满足不同应用场景的需求，如音频处理、通信系统或者信号分析等领域。