《IIR滤波器的设计》课件.pptx

IIR滤波器的设计制作人：时间：2024年X月

目录第1章简介

第2章系统函数设计与参数计算

第3章模拟滤波器设计

第4章数字滤波器设计

第5章数字滤波器的实现

第6章总结

01第1章简介

IIR滤波器具有反馈结构反馈结构0103IIR滤波器具有因果性因果性02IIR滤波器的冲激响应是无限长的无限长的冲激响应

IIR滤波器的分类可以将IIR滤波器分为低通、高通、带通和带阻四种类型滤波器响应特点可以将IIR滤波器分为Butterworth、Chebyshev、Elliptic、Bessel等不同类型系统函数特征每种类型的IIR滤波器都有其特定的设计方法和应用场景设计方法和应用场景

缺点稳定性较差

容易产生极点偏移等问题

需要进行稳定性分析和处理IIR滤波器的优缺点优点相对于FIR滤波器更小的滤波器阶数

更为充分的频率响应

提供更为顺畅的信号滤波效果

IIR滤波器的设计流程概述IIR滤波器设计的基本流程包括：滤波器类型选择、参数计算和系统函数设计、模拟滤波器的设计、数字滤波器的设计和实现等步骤。具体流程根据实际需求和设计要求可以进行修改和优化。

IIR滤波器的设计流程详解根据设计要求和信号特征选择相应的滤波器类型滤波器类型选择根据选择的滤波器类型进行参数计算和系统函数设计参数计算和系统函数设计根据系统函数设计结果进行模拟滤波器的设计模拟滤波器的设计根据模拟滤波器的设计结果进行数字滤波器的设计数字滤波器的设计

以指定的通带截止频率、阻带截止频率、通带最大衰减和阻带最小衰减等为要求进行设计脉冲响应法0103采用最小化误差平方和的方法对指定的滤波器响应进行拟合最小二乘法02以数字滤波器的曲线形状和通带截止频率、阻带截止频率、通带最大衰减和阻带最小衰减等为要求进行设计频率抽样法

总结IIR滤波器是数字信号处理领域中重要的内容，具有广泛的应用。通过本章的学习，我们了解了IIR滤波器的概念、分类、优缺点以及设计流程和方法。在实际应用中，需要根据具体需求选择相应的滤波器类型和设计方法，并进行设计和实现。

02第2章系统函数设计与参数计算

系统函数设计方法在IIR滤波器的设计中，Butterworth、Chebyshev和Elliptic滤波器是常用的三种滤波器类型。其中，系统函数的设计方法是三种滤波器的共同之处。根据设计要求，我们可以选择对应的滤波器类型和通带截止频率、阻带截止频率等参数，然后进行系统函数设计。具体来说，可以进行归一化，计算极点位置，计算归一化后系统函数，再进行反归一化得到实际系统函数。

滤波器参数的计算在滤波器设计中，通带截止频率、阻带截止频率、通带最大衰减、阻带最小衰减等参数是重要的参考依据。不同的滤波器类型和设计要求会有不同的参数计算公式和方法，准确计算这些参数对滤波器的性能和应用有重要影响。

IIR滤波器的稳定性分析在IIR滤波器设计与应用中，稳定性是一个重要的考虑因素。稳定性与极点位置有关，需要判断所有极点是否全部落在单位圆内。Routh-Hurwitz准则和极点分布图等方法可以用于稳定性分析。

IIR滤波器的频率响应特性IIR滤波器的频率响应特性是描述滤波器性能的重要指标。它可以通过幅频特性和相频特性进行描述。幅频特性通常用于分析滤波器的幅度响应，可以通过Bode图进行展示；相频特性通常用于分析滤波器的相位响应，可以通过Nyquist图进行展示。

Butterworth滤波器的设计方法确定滤波器类型和通带截止频率进行归一化计算极点位置计算归一化后系统函数

Chebyshev滤波器的设计方法确定滤波器类型和通带截止频率进行归一化计算归一化后系统函数反归一化得到实际系统函数

Elliptic滤波器的设计方法确定滤波器类型和通带截止频率、阻带截止频率和通带最大衰减和阻带最小衰减进行归一化计算归一化后系统函数反归一化得到实际系统函数

通带截止频率fc0103通带最大衰减db02阻带截止频率f1

Chebyshev滤波器类型：最小最大误差滤波器

频率响应：幅度波动明显

相位响应：具有群延迟特性

设计方法：需要同时考虑通带截止频率和通带最大衰减Elliptic滤波器类型：最小阻带宽度滤波器

频率响应：幅度波动和截止带宽都很小

相位响应：具有群延迟特性

设计方法：需要同时考虑通带截止频率、阻带截止频率、通带最大衰减和阻带最小衰减其他滤波器类型椭圆低通滤波器

ChebyshevII高通滤波器

Butterworth带通滤波器

Elliptic带阻滤波器不同滤波器类型的特点比较Butterworth滤波器类型：最大平坦度滤波器

频率响应：幅度衰减率缓慢

相位响应：不具有群延迟特性

设计方法：通带截止频率确定后，可一次完成设计

IIR滤波器的稳定性分析IIR