数字滤波器基本信息

中文名称	数字滤波器	外文名称	Digital filter
拼音	shù zì lǜ bō qì	类别	地理学

数字滤波器特点

IIR数字滤波器的最通用的方法是借助于模拟滤波器的设计方法。模拟滤波器设计已经有了相当成熟的技术和方法，有完整的设计公式，还有比较完整的图表可以查询，因此设计数字滤波器可以充分利用这些丰富的资源来进行。

对于IIR数字滤波器的设计具体步骤如下:

(1)按照一定的规则将给出的数字滤波器的技术指标转换为模拟低通滤波器的技术指标。

(2)根据转换后的技术指标设计模拟低通滤波器G(s)(G(s)是低通滤波器的传递函数)。

(3)再按照一定的规则将G(s)转换成H(z)(H(z)是数字滤波器的传递函数)。若设计的数字滤波器是低通的，上述的过程可以结束，若设计的是高通、带通或者是带阻滤波器，那么还需要下面的步骤:

将高通、带通或带阻数字滤波器的技术指标转换为低通模拟滤波器的技术指标，然后设计出低通G(s)，再将G(s)转换为H(z)。

IIR数字滤波器的系统函数可以写成封闭函数的形式。

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。

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。

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。

数字滤波器造价信息

市场价

信息价

询价

数字滤波器分类

数字滤波器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。一维数字滤波器处理的信号为单变量函数序列，例如时间函数的抽样值。二维或多维数字滤波器处理的信号为两个或多个变量函数序列。例如，二维图像离散信号是平面坐标上的抽样值。

数字滤波器概述

数字滤波器对信号滤波的方法是:用数字计算机对数字信号进行处理，处理就是按照预先编制的程序进行计算。数字滤波器的原理如图所示，它的核心是数字信号处理器。

如果采用通用的计算机，随时编写程序就能进行信号处理的工作，但处理的速度较慢。如果采用专用的计算机芯片，它是按运算方法制成的集成电路，连接信号就能进行处理工作，处理的速度飞快，但功能不易更改。如果采用可编程的计算机芯片，那么，装入什么程序机器就能具有什么功能。这种可编程芯片的优点很多，是现代电子产品的首选。如果是对模拟信号进行处理，则需要添加模数转换器和数模转换器。

参考《数字信号处理》杨毅明著p.183-184，机械工业出版社2012年发行。

数字滤波器是按照程序计算信号，达到滤波的目的。通过对数字滤波器的存储器编写程序，就可以实现各种滤波功能。对数字滤波器来说，增加功能就是增加程序，不用增加元件，不受元件误差的影响，对低频信号的处理也不用增加芯片的体积。用数字滤波方法可以摆脱模拟滤波器被元件限制的困扰。

数字滤波器一词出现在60年代中期。由于电子计算机技术和大规模集成电路的发展，数字滤波器已可用计算机软件实现，也可用大规模集成数字硬件实时实现。

数字滤波器是一个离散时间系统(按预定的算法，将输入离散时间信号(对应数字频率)转换为所要求的输出离散时间信号的特定功能装置)。应用数字滤波器处理模拟信号(对应模拟频率)时，首先须对输入模拟信号进行限带、抽样和模数转换。数字滤波器输入信号的数字频率(2π*f/fs,f为模拟信号的频率，fs为采样频率，注意区别于模拟频率),按照奈奎斯特抽样定理，要使抽样信号的频谱不产生重叠，应小于折叠频率(ws/2=π)，其频率响应具有以2π为间隔的周期重复特性，且以折叠频率即ω=π点对称。为得到模拟信号，数字滤波器处理的输出数字信号须经数模转换、平滑。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。应用最广的是线性、时不变数字滤波器，以及f.i.r滤波器。

数字滤波器常见问题

模拟和数字滤波器，低通 高通滤波器之间的关系

模拟滤波器可以直接作用于现实中的模拟信号，如音频信号。模拟低通滤波器可以对低于某一个频率的信号能量进行衰减，高通滤波器则是对高于某个频率的信号能量进行衰减。 数字滤波器是针对已经进行AD转换后的数字信...

请教滤波器问题

从电气工程上,所有的元件可以归纳为三类最基本的元件,即电阻,电感和电容.电阻的阻值与交流电的频率无关.电感的阻值(称为感抗)Xl=2πfL,即与交流电的频率成正比.频率越高,感抗越大.电容元件则与电感...

一阶滤波器和二阶滤波器的区别

模拟的一阶滤波器带外衰减是20db/十倍频，而二阶则是40db/十倍频，阶数越高带外衰减越快。可以粗略地认为阶数越高滤波效果越好，但有时可能需要折中考虑相移，稳定性等因素。

深圳数字功放滤波器哪家公司的好？

你好，深圳数字功放滤波器质量都差不多，你知道功放加低通滤波就会使功放成了低音专用功放了，在功放输入部分加装电感和电容组成的低通电路就是了，这样只输出低音喔，除非你是高低音喇叭分别用功放推。实现双线分音...

谁能给我介绍一下：低通滤波器、带通滤波器、高通滤波器？

按照滤波电路的工作频带为其命名：设截止频率为fp，频率低于fp的信号可以通过，高于fp的信号被衰减的电路称为低通滤波器，频率高于fp的信号可以通过，低于fp的信号被衰减的电路称为高通滤波器；而带通吗，...

无限冲激响应数字滤波器数字滤波器

数字滤波器(digital filter )通过对数字信号的运算处理，改变信号频谱，完成滤波作用的算法或装置。它可以用计算机软件或大规模集成电路硬件实时实现。

原理 数字滤波器是一个离散时间系统。线性、时不变数字滤波器是最基础的数字滤波器，其特性可描述为:设数字滤波器的输入和输出信号序列分别可以 由x(n)，y(n)，{n=0，1，2…}表示，则该数字滤波器的算法可由下列差分方程式表达即图1.

式中ar，br是滤波器的系数。相应滤波器的频域转移函数为图2.

转移函数是角频率ω的函数，因而它就代表数字滤波 器的频率特性。

分类 数字滤波器按其单位冲激响应h(n)性质分类，有有限冲激响应数字滤波器(FIR)和无限冲激响应数字滤波器(IIR)之分。有限冲激响应数字滤波器(FIR)一般输出和输入间无反馈路径，亦称非递归型滤波器，特性稳定。无限冲激响应数字滤波(IIR)输入间有反馈路径，故称递归型滤波器，在系数取值不当时可能引起振荡。

数字滤波器还可以按其所处理信号类型分类，分为一维数字滤波器和二维或多维数字滤波器。一维数字滤波器处理单变量函数信号序列，例如，语音信号、时间函数的抽样值。二维或多维数字滤波器处理两个变量或多个变量的函数信号序列，例如，二维图像的离散信号是平面坐标的抽样值。

一般模拟滤波器是因果的、线性的和时不变的。也就是说，模拟滤波器在某一给定时刻的响应与在此时刻以后的激励无关(因果性);对单个或多个激励信号的响应满足线性条件(线性);内部参数不随时间而变化(时不变)。而数字滤波器则可以实现为因果的或非因果的，线性的或非线性的、时不变的或时变的。这就是数字滤波器具有灵活性、多变性和适应性的特点，它可以实现模拟滤波器所不能实现的功能。

使用方法 通信信号源常是连续时间信号，例如，语音信号和图像信号。应用数字滤波器处理此类信号时，须先对所处理的信号进行限带、抽样和模-数变换，然后进行数字滤波。数字滤波器输入信号的抽样率应大于被处理信号带宽的两倍。这是因为数字滤波器的幅频响应是以抽样率为间隔呈周期重复的特性，并且是以折叠频率(1/2抽样频率点)呈镜像对称。为了保证滤波后输出频谱不发生混叠，必须满足上述抽样率要求。为得到输出为连续时间信号，数字滤波器的输出须经数模变换和平滑滤波。

设计 数字滤波器的设计理论和设计方法已很成熟。有限冲激响应数字滤波器可以实现严格的线性相位特性，并且保证绝对稳定。无限冲激响应数字滤波器设计时，应考虑稳定性问题，其转移函数的极点必须保证位于Z平面的单位圆内。由于应用计算机辅助优化设计和仿真技术，目前，可以应用数字滤波器设计软件包，根据给定技术指标，在计算机上自动化设计，给出满足要求的设计结果。

实现和应用 随着大规模和超大规模集成电路技术的进展，数字滤波器的实时硬件实现也发展得很快。原先应用存储器和加法器实现的，现在可以用单片微处理器实现。要求处理速度较高，运算量较大的可以用单片通用高速数字信号处理器(DSP)(含有乘法器)实时实现。高速或运算量大的可以用阵列处理器实现。产量大、小型化要求高的还可以设计成专用集成电路(ASIC)实现，

由于数字滤波器具有高精度、高稳定性、高可靠性、可复用、无介入衰耗，以及可实现严格的线性相位，所以在通信工程中有非常广泛的应用。

有限冲激响应数字滤波器数字滤波器

对单位冲激的输入信号的响应为有限长序列的数字滤波器。它的主要特点是具有精确线性相位特性。有限冲激响应数字滤波器一般实现为非递归型结构,因此,又称为非递归型数字滤波器。非递归型滤波器具有绝对稳定的特性，而且，运算有限字长所产生的输出噪声也较小。按所处理信号的类型可分为一维有限冲激响应数字滤波器和二维或多维有限冲激响应数字滤波器。

数字滤波器(digital filter )通过对数字信号的运算处理，改变信号频谱，完成滤波作用的算法或装置。它可以用计算机软件或大规模集成电路硬件实时实现。

原理 数字滤波器是一个离散时间系统。线性、时不变数字滤波器是最基础的数字滤波器，其特性可描述为:设数字滤波器的输入和输出信号序列分别可以 由x(n)，y(n)，{n=0，1，2…}表示，则该数字滤波器的算法可由下列差分方程式表达即图1.

分类 数字滤波器按其单位冲激响应h(n)性质分类，有有限冲激响应数字滤波器(FIR)和无限冲激响应数字滤波器(IIR)之分。有限冲激响应数字滤波器(FIR)一般输出和输入间无反馈路径，亦称非递归型滤波器，特性稳定。无限冲激响应数字滤波(IIR)输入间有反馈路径，故称递归型滤波器，在系数取值不当时可能引起振荡。

数字滤波器还可以按其所处理信号类型分类，分为一维数字滤波器和二维或多维数字滤波器。一维数字滤波器处理单变量函数信号序列，例如，语音信号、时间函数的抽样值。二维或多维数字滤波器处理两个变量或多个变量的函数信号序列，例如，二维图像的离散信号是平面坐标的抽样值。

一般模拟滤波器是因果的、线性的和时不变的。也就是说，模拟滤波器在某一给定时刻的响应与在此时刻以后的激励无关(因果性);对单个或多个激励信号的响应满足线性条件(线性);内部参数不随时间而变化(时不变)。而数字滤波器则可以实现为因果的或非因果的，线性的或非线性的、时不变的或时变的。这就是数字滤波器具有灵活性、多变性和适应性的特点，它可以实现模拟滤波器所不能实现的功能。

使用方法 通信信号源常是连续时间信号，例如，语音信号和图像信号。应用数字滤波器处理此类信号时，须先对所处理的信号进行限带、抽样和模-数变换，然后进行数字滤波。数字滤波器输入信号的抽样率应大于被处理信号带宽的两倍。这是因为数字滤波器的幅频响应是以抽样率为间隔呈周期重复的特性，并且是以折叠频率(1/2抽样频率点)呈镜像对称。为了保证滤波后输出频谱不发生混叠，必须满足上述抽样率要求。为得到输出为连续时间信号，数字滤波器的输出须经数模变换和平滑滤波。

设计 数字滤波器的设计理论和设计方法已很成熟。有限冲激响应数字滤波器可以实现严格的线性相位特性，并且保证绝对稳定。无限冲激响应数字滤波器设计时，应考虑稳定性问题，其转移函数的极点必须保证位于Z平面的单位圆内。由于应用计算机辅助优化设计和仿真技术，目前，可以应用数字滤波器设计软件包，根据给定技术指标，在计算机上自动化设计，给出满足要求的设计结果。

实现和应用 随着大规模和超大规模集成电路技术的进展，数字滤波器的实时硬件实现也发展得很快。原先应用存储器和加法器实现的，现在可以用单片微处理器实现。要求处理速度较高，运算量较大的可以用单片通用高速数字信号处理器(DSP)(含有乘法器)实时实现。高速或运算量大的可以用阵列处理器实现。产量大、小型化要求高的还可以设计成专用集成电路(ASIC)实现，

由于数字滤波器具有高精度、高稳定性、高可靠性、可复用、无介入衰耗，以及可实现严格的线性相位，所以在通信工程中有非常广泛的应用。

数字滤波器设计及工程应用编辑推荐

《数字滤波器设计及工程应用》可作为相关专业本科生、研究生学习数字滤波技术的专业教材，也可作为对数字滤波技术感兴趣的科研与工程技术人员的参考用书。

《数字滤波器设计及工程应用》的先修课程为高等数学、工程数学、信号与系统及数字信号处理。

备注：数据仅供参考，不作为投资依据。