数字滤波器结构详解：IIR与FIR滤波器

"本文档详细介绍了数字滤波器的结构，包括数字滤波器的定义、系统函数、差分方程、以及IIR和FIR滤波器的基本结构。" 在数字信号处理领域，数字滤波器是核心概念之一，主要用于处理离散时间信号，通过改变信号的频谱特性来实现特定的信号处理任务。本文档深入探讨了数字滤波器的结构，主要分为四个部分：表示方法、IIR滤波器结构、FIR滤波器结构以及其他内容。 首先，文档介绍了数字滤波器结构的表示方法，包括方框图和信号流图。这些图形模型能够清晰地展示滤波器内部的运算过程，其中滤波器被定义为对输入信号频谱进行处理的系统。数字滤波器的冲激响应是单位抽样响应h(n)，其在频域的表现形式是系统函数H(z)，通过z变换与差分方程关联。 系统函数H(z)反映了滤波器的频率响应，是滤波器设计的关键。它可以通过将系统的差分方程取z反变换得到，差分方程描述了输入序列x(n)如何通过一系列运算转化为输出序列y(n)。基本的运算单元包括加法器、常数乘法器和延时环，这些构成了数字滤波器的基础结构。 文档接下来将详细讨论IIR（无限 impulse response）滤波器和FIR（finite impulse response）滤波器的结构。IIR滤波器因其递归结构，可以使用较少的计算资源实现较宽的频率响应，但可能引入稳态误差。而FIR滤波器则通常具有线性相位特性，设计时可通过窗函数或脉冲响应不变法等方法，但可能需要更多的计算资源。 在IIR滤波器结构部分，会涉及直接型、级联积分梳状滤波器(CIC)、并行和级联等结构，并分析它们的优缺点。而在FIR滤波器结构部分，会讲解直接型、级联型、并行型等实现方式，以及firwin和 Parks-McClellan等优化算法。 除了上述内容，文档可能还涵盖了其他与数字滤波器设计和实现相关的话题，如滤波器性能指标（如幅度响应、相位响应、群延迟等）、滤波器设计工具的使用、以及滤波器在实际应用中的调整和优化技巧等。 这篇文档为读者提供了全面了解数字滤波器结构的理论基础和实现细节，对于学习数字信号处理和相关领域的工程师或学生来说，是一份非常有价值的参考资料。