数字信号处理-数字信号处理13课件

数字信号处理多媒体教学系统版权所有：yuning2003。3第2版第七章

FIR数字滤波器的理论与设计

（第2部分）数字信号处理2/8/20231课件7.3.4FIR滤波器的窗函数设计法设计步骤：2/8/20232课件2/8/20233课件2/8/20235课件2/8/20236课件2/8/20237课件2/8/20239课件2/8/202310课件2/8/202311课件2/8/202313课件说明：*窗函数设计方法设计的FIR滤波器一般可以满足实际应用需要。如果系统设计指标要求较高，则可能需要复核技术指标，通过调整窗函数和阶数N进一步优化系统设计。或考虑采用计算机辅助设计等其他优化设计方法达到高指标要求。*FIR滤波器的窗函数设计方法不仅可以设计低通滤波器，而且可以设计非低通滤波器。甚至其它非基本类型的滤波特性的系统，只要其频率特性可以进行分段积分，就可以直接使用窗函数设计方法得到相应的FIR滤波系统。*为了得到因果线性相位特性的滤波系统，在窗函数设计方法中一个是使系统频率特性为偶对称，另一个是对理想系统冲击响应序列进行移位再截断。如果是先移位再截断，使用0≤n≤N-1范围的窗函数；如果是先截断再移位，使用（N-1）/2≤n≤（N-1）/2范围的窗函数。*FIR滤波系统始终是稳定系统。实现中没有误差积累，但有较大的时延（NT）。2/8/202314课件7.4FIR滤波器的频率取样设计法7.4.1设计原理：2/8/202315课件N=64,无过渡点N=64,过渡点=0.5N=64,过渡点=0.6N=64,过渡点=0.39042/8/202317课件N=64,无过渡点N=512,无过渡点N=64,过渡点=0.6N=64,过渡点=0.39042/8/202318课件结论：频率取样法所得FIR滤波器通带和阻带波动主要是由于过渡带的突变引起的。通过在过渡带优化过渡样点可以得到较好的通带和阻带特性，缺点是过渡带加宽，但可以通过增加样点数N来克服。一般一个过渡样点可以使最小阻带衰耗达-40dB，而2个过渡样点可以使最小阻带衰耗达-60dB。所以频率取样法设计FIR滤波器主要是确定样点数N和过渡样点。N=64,过渡点1=0.5886,过渡点2=0.10652/8/202319课件2/8/202321课件无过渡点，N=64过渡点H1=0.5，N=64过渡点H1=0.3904，N=64过渡点H1=0.5898,H2=0.1065，N=642/8/202322课件2/8/202323课件2/8/202325课件7.5IIR滤波器和FIR滤波器的比较1、滤波器特性方面：

（1）IIR滤波器可以通过调整另、极点位置实现较陡峭的幅频特性。所以一般逼近函数阶数较低，但难以实现线性相位特性。FIR滤波器极点在z=0，无法调整。实现同样的特性需要较高的阶数。容易实现线性相位特性。（2）IIR滤波器用以逼近比较有规则的特性。对于复杂特性，难以确定逼近函数。FIR滤波器可用分段积分或特性样本点来逼近复杂特性。（3）IIR滤波器时延较小，特别是采取并联实现方案时，容易满足实时系统要求。FIR滤波器时延为NT，一般比较大。主要用于非实时系统。（4）对系数误差的灵敏度（由于系数误差引起系统特性变化，或不稳定），IIR滤波器较高，特别当极点位置靠近单位圆时。对计算中的有限字长效应敏感。FIR不会产生稳定问题。2/8/202326课件结论：从以上比较可知，IIR和FIR滤波器各有特点，在实际应用中应根据滤波器的技术要求和所处理的信号特点来选定使用哪一种形式的数字滤波器。因为没有一种滤波器和一种设计方法在所有的情况下都是最佳的，必须根据实际情况来确定采用哪一种形式的数字滤波器和使用哪一种设计方法。2/8/20