對於數字濾波器的簡介
科技研究
作者：林朋雨 王立 杜毅
數字信號處理器是對接收到的數字信號進行處理優化信號而設計的編程處理器。它內部結構配置了硬件乘法器，采用哈佛總線結構，使用多級流水線工作方式。它具有運行速度高，處理速度快，片內外圍設備豐富等諸多優點。它的出現與發展，為將數字信號處理理論應用於工程實際提供了高質量、低成本的軟件、硬件平台。近年來，隨著DSP性能的日趨發展與完善，功耗逐步降低，開發環境的不斷完善和改進以及價格的下調，DSP的應用價值和推廣前景越來越凸現出來。其應用已深入人們的學習、工作的各個方麵，在語言圖像、通信係統、生物醫學、遙感遙測、航空航天、電力係統故障檢測以及自動化儀器等眾多領域發揮著越來越不可替代的作用。
一、緒論
（一）數字濾波器的介紹
我們前人通過大量的實驗證明，數字濾波器在數字信號處理的各種應用中發揮著不可替代的作用，它是通過對采樣數據信號源進行數學運算處理來達到頻域濾波的目的。數字濾波器對信息的接收、處理、分析是非常重要的，同時也是現代信號處理的重要內容。此外DSP處理器的出現，對數字處理器的硬件實現提供了方便。數字濾波器具有以下優點：
可靠性高：實驗證明數字係統受噪聲及環境條件的影響較小，同時數字濾波器大多采用大規模集成電路，規模集成電路的故障率較低。
精度高：模擬電路中元件的精度沒有數字係統的精度高。因此在一些精度要高的濾波係統中，必須采用數字濾波器來實現和完成。
靈活性大：乘法器、加法器等各係數的指標決定了數字濾波器的功能，隻需改變存儲器中的係數就能得到我們所需要的數字功能係統。同時這也提高了他的效率。
易於大規模集成：數字部件具有高度的規整性，便於大規模集成，因此產品的成品率高，成本低。數字濾波器在體積、性能方麵的優勢已越來越顯著。
（二）數字濾波器的設計方法
我們常用數字濾波器的實現方法有如下幾類：
1.通用的微型計算機（PC機）上用軟件（如C語言）實現
2.利用通用的可編程DSP芯片實現適合於數字信號處理的係統，有利於適用於複雜的數字信號處理算法
3.用乘法器、加法器、延時器設計專用數字濾波器
4.用完成數字濾波運算的專用芯片實現，用於實現在一些特殊場合，要求的信號處理速度高
5.在通用的計算機係統中加上加速卡實現；加速卡可以是由DSP 開發的用戶加速卡
6.用過軟件編程用硬件實現特定的數字濾波算法
隨著科技的發展與進步數字濾波器的應用也變的十分廣泛，使用MATLAB設計出IIR濾波器。IIR的有點是可以設定很少的階數，使用的硬件資源很少，提高了濾波器的設計效率，具有經濟、實惠和高選擇性。IIR濾波器它是一種遞歸的數據結構，因此不同的結夠獲得的誤差也會不同，同時，這也要求傳遞函數的極點也必須在Z平麵的單位圓內以保證係統的穩定和係統的性能高效。
二、數字濾波器的研究
（一）數字濾波器的定義和分類
當今世界科技的不斷進步，數字電子技術的不斷發展，同時利用數字技術來實現和設計數字濾波器的需求也不斷的提高，這樣的技術在人類生活中的應用也越來越廣泛。按照濾波器的功能與實現我們知道濾波器分為：低通濾波器、高通濾波器、帶通濾波器、帶阻濾波器；按照類型可以分為有限衝激響應和無限衝擊響應。
（二） IIR數字濾波器的結構
通過實驗證明IIR的濾波器的傳遞函數在平麵上有極點存在，此外，其單位脈衝響應應延續到無限長，對於給定的傳遞函數，其結構不是唯一的，可分為直接型、級聯型和並聯型。
數字濾波器的特性由係數、濾波器結構決定、各項的階數。而數字濾波器的輸出實際上是不同時刻的輸入采樣序列的加權和。對於大多數數字信號處理器而言，乘法運算、加運算是其最基本的操作，而對采樣序列的延遲，則是利用其獨特的循環尋址方式實現。