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iir滤波器|iir数字滤波器|iir滤波器原理

iir滤波器就是iir数字滤波器，相对于fir滤波器还是有区别的。

IIR滤波器的特点：

1．IIR数字滤波器的系统函数可以写成封闭函数的形式。

2．IIR数字滤波器采用递归型结构，即结构上带有反馈环路。IIR滤波器运算结构通常由延时、乘以系数和相加等基本运算组成，可以组合成直接型、正准型、级联型、并联型四种结构形式，都具有反馈回路。由于运算中的舍入处理，使误差不断累积，有时会产生微弱的寄生振荡。

3．IIR数字滤波器在设计上可以借助成熟的模拟滤波器的成果，如巴特沃斯、契比雪夫和椭圆滤波器等，有现成的设计数据或图表可查，其设计工作量比较小，对计算工具的要求不高。在设计一个IIR数字滤波器时，我们根据指标先写出模拟滤波器的公式，然后通过一定的变换，将模拟滤波器的公式转换成数字滤波器的公式。

4．IIR数字滤波器的相位特性不好控制，对相位要求较高时，需加相位校准网络。 在MATLAB下设计IIR滤波器可使用Butterworth函数设计出巴特沃斯滤波器，使用Cheby1函数设计出契比雪夫I型滤波器，使用Cheby2设计出契比雪夫II型滤波器，使用ellipord函数设计出椭圆滤波器。下面主要介绍前两个函数的使用。

与FIR滤波器的设计不同，IIR滤波器设计时的阶数不是由设计者指定，而是根据设计者输入的各个滤波器参数（截止频率、通带滤纹、阻带衰减等），由软件设计出满足这些参数的最低滤波器阶数。在MATLAB下设计不同类型IIR滤波器均有与之对应的函数用于阶数的选择。 IIR单位响应为无限脉冲序列FIR单位响应为有限的，iir幅频特性精度很高，不是线性相位的，可以应用于对相位信息不敏感的音频信号上；

fir幅频特性精度较之于iir低，但是线性相位，就是不同频率分量的信号经过fir滤波器后他们的时间差不变。这是很好的性质。另外有限的单位响应也有利于对数字信号的处理，便于编程，用于计算的时延也小，这对实时的信号处理很重要。

fir滤波器原理|什么是FIR滤波器及其工作原理
FIR滤波器是非递归型滤波器的简称，又叫有限长单位冲激响应滤波器。在数字信号处理系统中较基本的元件，今天带大家了解FIR滤波器的工作原理。

FIR滤波器原理之特点

FIR滤波器有以下几点：

Ⅰ、数字滤波器还具有模拟滤波器不能比拟的可靠性。组成模拟滤波器的电子元件的电路特性会随着时间、温度、电压的变化而漂移，而数字电路就没有这种问题。只要在数字电路的工作环境下，数字滤波器就能够稳定可靠的工作。

Ⅱ、数字滤波器相比模拟滤波器有更高的信噪比。这主要是因为数字滤波器是以数字器件执行运算，从而避免了模拟电路中噪声(如电阻热噪声)的影响。数字滤波器中主要的噪声源是在数字系统之前的模拟电路引入的电路噪声以及在数字系统输入端的模数转换过程中产生的量化噪声。这些噪声在数字系统的运算中可能会被放大，因此在设计数字滤波器时需要采用合适的结构，以降低输入噪声对系统性能的影响。

Ⅲ、数字滤波器的处理能力受到系统采样频率的限制。这是因为奈奎斯特采样定理，如果输入信号的频率分量包含超过滤波器1/2采样频率的分量时，数字滤波器因为数字系统的“混叠”而不能正常工作。如果超出1/2采样频率的频率分量不占主要地位，通常的解决办法是在模数转换电路之前放置一个低通滤波器(即抗混叠滤波器)将超过的高频成分滤除。否则就必须用模拟滤波器实现要求的功能。

数字滤波器具有比模拟滤波器更高的精度，甚至能够实现后者在理论上也无法达到的性能。

FIR滤波器原理之工作原理

在信号进入FIR滤波器前，首先要将信号通过A/D器件进行模数转换，使之成为8bit的数字信号，一般可用速度较高的逐次逼进式A/D转换器，不论采用乘累加方法还是分布式算法设计FIR滤波器，滤波器输出的数据都是一串序列，要使它能直观地反应出来，还需经过数模转换，因此由FPGA构成的FIR滤波器的输出须外接D/A模块。FPGA有着规整的内部逻辑阵列和丰富的连线资源，特别适合于数字信号处理任务，相对于串行运算为主导的通用DSP芯片来说，其并行性和可扩展性更好，利用FPGA乘累加的快速算法，可以设计出高速的FIR数字滤波器。

FIR滤波器原理之在硬件上的分类

FIR滤波器的在硬件上的分类有以下：分别是集成电路、DSP芯片、可编程三种。

集成电路：

一种是使用单片通用数字滤波器集成电路，这种电路使用简单，但是由于字长和阶数的规格较少，不易完全满足实际需要。虽然可采用多片扩展来满足要求，但会增加体积和功耗，因而在实际应用中受到限制。

DSP芯片：

DSP芯片有专用的数字信号处理函数可调用，或者根据芯片指令集的结构自行设计代码实现FIR的功能;由于FIR设计时其系数计算及其量化比较复杂，因此一般都采用MATLAB软件作为辅助设计，计算出FIR的系数;然后进行代码设计实现。实现FIR滤波器相对简单，但是由于程序顺序执行，速度受到限制。而且，就是同一公司的不同系统的DSP芯片，其编程指令也会有所不同，开发周期较长。

可编程：

FPGA/CPLD。FPGA有着规则的内部逻辑块阵列和丰富的连线资源，特别适合用于细粒度和高并行度结构的FIR滤波器的实现，相对于串行运算主导的通用DSP芯片来说，并行性和可扩展性都更好。

数字滤波器原理是什么？

数字滤波器原理--什么是数字滤波器？

数字滤波器是对数字信号进行滤波处理以得到期望的响应特性的离散时间系统。数字滤波器工作在数字信号域，它处理的对象是经由采样器件将模拟信号转换而得到的数位信号。数字滤波器的工作方式与模拟滤波器也完全不同：后者完全依靠电阻器、电容器、晶体管等电子元件组成的物理网络实现滤波功能；而前者是通过数字运算器件对输入的数字信号进行运算和处理，从而实现设计要求的特性。

数字滤波器原理--分类

数字滤波器有低通、高通、带通、带阻和全通等类型，它可以是时不变的或时变的、因果的或非因果的、线性的或非线性的，同样数字滤波器也可以按所处理信号的维数分为一维、二维或多维数字滤波器。数字滤波器具有高精度、高可靠性、可程控改变特性或复用、便于集成等优点。数字滤波器在语言信号处理、图像信号处理、医学生物信号处理以及其他应用领域都得到了广泛应用。

数字滤波器原理

所谓数字滤波器，就是把输入序列通过一定的运算变换成输出序列。导入数字滤波器的信号处理过程如下图所示：

其中模拟信号必须利用采样定理进行采样。输入信号经过模拟低通滤波即抗折叠滤波器去掉输入信号中的高频分量。经过平滑化的模拟信号再用于采样。另外D-A转换后模拟信号要经过平滑滤波器进行平滑处理，该工作可用模拟低通滤波器来完成。

滤波器原理|滤波器的作用是什么？

滤波器是一种对“波”进行过滤的器件，可过滤出所需频段信号，而将其他信号衰减掉，通常按所需频段信号将其分为低通、高通、带通、带阻四种，那么它们的原理是什么呢?

一、滤波器原理- -简介

滤波器指由电容、电感、电阻组成的滤波电路，可以过滤出所需频段的信号，而将其他信号衰减掉。滤波器的基础是谐振电路，因此只要能构成谐振电路，便可组合构成滤波电路。

二、滤波器原理- -分类

滤波器按所处理的信号是模拟的还是数字的将其分为模拟滤波器和数字滤波器。其中模拟滤波器用于过滤模拟信号，而数字滤波器用于过滤数字信号。

滤波器按所通过信号的频段不同可分为低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器四种。其中低通滤波器仅允许信号中的低频信号或直流分量通过(抑制高频分量、干扰、噪声)，高通滤波器仅允许信号中的高频分量通过(抑制低频分量、直流分量)，带通滤波器仅允许一定频段内的信号通过(抑制该频段外的信号、干扰、噪声)，带阻滤波器仅允许一定频段以外的信号通过(抑制该频段内信号)。

滤波器按所采用的元器件不同可分为有源滤波器和无源滤波器两种。其中，有源滤波器由无源元件和有源器件共同构成，而无源滤波器仅由无源元件构成，工作时无需直流电源供电。

滤波器根据其安放位置不同可分为板上滤波器和面板滤波器。其中，板上滤波器安装于线路板上，而面板滤波器安装于屏蔽机箱的金属面板上。

三、滤波器原理

关于滤波器的分类上面已经做了详细的描述，在我们平时的使用中，最常见的分类方法就是将其分为低通、高通、带通和带阻四种，接下来我们就分别来讲述这四种滤波器的原理。

低通滤波器通常指车载功放中仅让低频通过、而不让中高频通过的电路，用以增强低音来驱动扬声器的低音单元。通常采用AB类放大设计，功率损耗比较大。不同的低通滤波器对相同频率信号的减弱程度也不相同。

高通滤波器与低通滤波器相对，是指阻碍低频段信号，而使高于某特定频段的信号通过，与低通滤波器相同，不同的高通滤波器对相同频段信号的减弱程度也不相同。

带通滤波器应该有一个完全平坦的通带，通带外频率的信号完全被衰减掉，但这只是理想情况，在现实生活中带通滤波器并不能如期将所有不需要的信号过滤掉，其存在一个小频率的转换，通常将这种现象称为滤波器的滚降现象。

带阻滤波器与带通滤波器相对，是指阻碍一定频段的信号，而使高于或低于该频段的信号通过，与带通滤波器相同，也存在滚降现象。

电源滤波器原理|电源EMI滤波器的工作原理

1. 电源滤波器原理—简介

电源滤波器，又名“电源EMI滤波器”，或是“EMI电源滤波器”，是一种无源双向网络，是一种对电源中特定频率的频点或该频点以外的频率进行有效滤除的电气设备。

电源滤波器是针对电源端口电磁骚扰的特点而设计的，一般是由电感、电容、电阻或铁氧体器件构成的频率选择性二端口网络，实际上是滤波器的一种，按照工作原理称之为反射式滤波器。它可以在滤波器阻带内提供了高的串联阻抗和低的并联阻抗，使它和噪声源的阻抗和负载阻抗严重不匹配，从而把不希望的频率分量发射回噪声源。

当我们选用电源滤波器时，应主要考虑三个方面的指标：首先是电压、电流，其次是插入损耗，最后是结构尺寸。由于滤波器内部一般是经过灌封处理的，因此环境特性不是主要问题。但是所有的灌封材料和滤波电容器的温度特性对电源滤波器的环境特性有一定的影响。

2. 电源滤波器原理—典型结构

根据电源端口的电磁骚扰特点，电源EMI噪声滤波器是一种无源低通滤波器，它无衰减地将交流电传输到电源，而大大衰减随交流电传入的EMI噪声，同时又能有效地抑制电源设备产生的EMI噪声，阻止它们进入交流电网干扰其它电子设备。

电源滤波器的典型结构如下图所示，这是一种无源网络结构，对交流和直流电源都适用，具有双向抑制性能。将它插入在交流电网中与电源之间，相当于这二者的EMI噪声之间加上一个阻断屏障，这样一个简单的无源滤波器起到了双向抑制噪声的作用，从而在各种电子设备中获得广泛的应用。

图中C1、C2是差模电容器，一般称为X电容，电容量宜选为0.01-2.22μF，C3和C4是共模电容器，一般称为Y电容，电容量约为几纳法(nF)到几十纳法。C3和C4的电容量不宜选得过大，否则容易引起滤波器甚至机壳漏电的危险。L为共模扼流圈，它为同向绕在同一个铁氧体环上的一对线圈，电感量约为几毫亨(mH)。对于共模干扰电流，两个线圈产生的磁场是同方向的，共模扼流圈表现出较大的阻抗，从而起到衰减干扰信号的作用; 而对于差模信号(在这里是低频电源电流)，两个线圈产生的磁场抵消，所以不影响电路的电源传输功能。

3. 电源滤波器原理—工作原理

电源滤波器常用的滤波电路有无源滤波和有源滤波两大类。无源滤波的主要形式有电容滤波、电感滤波和复式滤波(包括倒L型、LC滤波、LCπ型滤波和RCπ型滤 波等)。有源滤波的主要形式是有源RC滤波，也被称作电子滤波器。直流电中的脉动成分的大小用脉动系数S来表示，此值越大，则滤波器的滤波效果越差。

脉动系数(S)=输出电压交流分量的基波最大值/输出电压的直流分量

电源滤波器的原理就是一种阻抗适配网络：电源滤波器输入、输出侧与电源和负载侧的阻抗适配越大，对电磁干扰的衰减就越有效。

具体工作原理如下：交流电经过二极管整流之后，方向单一了，但是大小(电流强度)还是处在不断地变化之中。这种脉动直流一般是不能直接用来给无线电装供电的。要把脉动直流变成波形平滑的直流，还需要再做一番“填平取齐”的工作，这便是滤波。换句话说，滤波的任务，就是把整流器输出电压中的波动成分尽可能地减小，改造成接近恒稳的直流电。

高通滤波器原理

高通滤波器原理--简介

高通滤波器，英文名称为high-pass filter ，它其实就是一种使高频率比较容易通过而阻止低频率通过的系统，它主要是由电容、电感与电阻等器件组合而成。它去掉了信号中不必要的低频成分或者说去掉了低频干扰。其特性在时域及频域中可分别用冲激响应及频率响应描述。

2.高通滤波器原理--分类

高通滤波器按照所采用的器件不同进行分类的话，会有源高通滤波器、无源高通滤波器两类。

无源高通滤波器： 仅由无源元件组成的滤波器，它是利用电容和电感元件的电抗随频率的变化而变化的原理构成的。

有源高通滤波器：由无源元件和有源器件组成。它主要是利用级联的简单方法很容易构成高阶滤波器，并且滤波器的体积小、重量轻、不需要磁屏蔽，但在高压、高频、大功率的场合不适用。

3.高通滤波器原理

最简单的高通滤波器是"一阶高通滤波器"，它的的特性一般用一阶线性微分方程表示，它的左边与一阶低通滤波器完全相同，仅右边是激励源的导数而不是激励源本身。当较低的频率通过该系统时，没有或几乎没有什么输出，而当较高的频率通过该系统时，将会受到较小的衰减。实际上，对于极高的频率而言，电容器相当于“短路”一样，这些频率，基本上都可以在电阻两端获得输出。换言之，这个系统适宜于通过高频率而对低频率有较大的阻碍作用，是一个最简单的“高通滤波器”。