数字滤波器结构：IIR与FIR滤波器

"本章介绍了数字滤波器的结构，包括表示方法、IIR滤波器和FIR滤波器的基本结构，以及一些其他相关的内容。重点讲述了数字滤波器的图形模型，如信号流图和方框图，并通过系统函数和差分方程来描述滤波器的工作原理。" 在数字信号处理领域，数字滤波器是一种关键工具，用于对离散信号的频谱进行处理。本章内容主要分为四个部分： 一、数字滤波器结构的表示方法： 数字滤波器的表示通常采用信号流图或方框图，这些图形模型能够清晰地展示滤波器内部的运算流程。滤波器可以被看作是一个系统，其输入是信号x(n)，输出是y(n)，它们之间的关系由滤波器的单位抽样响应h(n)定义。系统函数H(z)和差分方程是描述滤波器特性的关键数学工具。 二、IIR滤波器的基本结构： 无限冲击响应(IIR)滤波器因其能用相对较少的运算单元实现较宽的频率响应，而在实际应用中受到青睐。IIR滤波器通常包含递归结构，如直接型、级联型、并联型等，其中直接型IIR滤波器又分为直接形式I、II、III和IV，这些结构各有优缺点，适用于不同的设计需求。 三、FIR滤波器的基本结构： 有限冲击响应(FIR)滤波器的特点是其冲激响应在有限时间后会变为零，这使得FIR滤波器具有线性和无失真的特性。常见的FIR滤波器结构有窗函数法、频率采样法、最优化方法等，其中，级联结构的FIR滤波器易于实现且稳定性好。 四、其他内容（自学）： 这部分可能涵盖了滤波器设计的其他方法，如巴特沃兹滤波器、切比雪夫滤波器等，以及滤波器性能指标的分析，如滚降率、阻带衰减、群延迟等。此外，可能还包括了滤波器的软件实现，如使用MATLAB或FPGA、DSP芯片等硬件平台的设计方法。 通过学习本章内容，读者将掌握数字滤波器的设计和实现基础，为后续深入研究数字信号处理打下坚实的基础。滤波器的结构和实现方式选择直接影响到系统的性能和资源利用率，因此理解并熟练掌握这些基础知识对于解决实际问题至关重要。