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6-13 视频课程教案、知识点、字幕

今天我们将从几个不同的方面

对FIR滤波器和IIR滤波器

各自的特点进行总结和分析

在上一次课

我们针对同一个工程应用问题

分别设计了技术指标相近的

IIR和FIR数字滤波器

对同一个信号来进行滤波

通过对比发现

这两个滤波器最终的

滤波效果是不完全一样的

那么

IIR和FIR数字滤波器

它们的特点究竟有哪一些区别呢

在这次课

我们将从这两类滤波器的模型和性能

设计与实现

以及它们的适用场合

等方面进行对比分析

首先来看看它们的模型和性能的对比

IIR数字滤波器

是一种零极点的系统模型

也就是说

它的系统函数既可以有零点

也可以有极点

而FIR波器

它是一种全零点模型

它不存在不等于零的极点

在性能方面

当技术指标相同的情况下

IIR数字滤波器它所需要的阶数比较低

而FIR滤波器它的阶数

大约为IIR滤波器的5到10倍

就比如上一次课我们设计的IIR滤波器

它的阶数为8

而FIR滤波器的阶数为83

那么正因为IIR滤波器 它的阶数比较低

所以它滤波之后信号的延迟也比较小

而FIR滤波器

它的信号的延迟会比较大

但是

IIR滤波器它是一种非线性相位的滤波器

滤波之后信号的波形

将可能产生失真

而FIR滤波器

它可以实现理想的线性相位

滤波之后信号的失真比较小

从系统稳定性方面来看

IIR滤波器由于它具有非零的极点

量化误差有可能使它

单位圆内的极点偏移到单位圆以外

从而使系统失去稳定性

而FIR滤波器

它没有不等于零的极点

所以它总是稳定的

下面我们再来看一看

这两类滤波器

它们在设计与实现方面的区别

首先从它们所能实现的滤波特性的角度来看

IIR数字滤波器

一般用于具有片段常数特性的滤波器

比如低通 高通 带通 带阻之类

而FIR数字滤波器

它可以设计成具有任意的滤波特性

从设计方法的角度来看

IIR数字滤波器

它是采用封闭的设计公式

计算量相对比较小

而FIR数字滤波器

它主要依赖于计算机等计算工具

同样

由于IIR数字滤波器

它是用封闭设计公式来设计的

所以它的边界频率控制会比较精确

而FIR数字滤波器

它的边界频率控制

相对就不那么准确了

从滤波器的实现网络结构方面来看

IIR数字滤波器由于它是零极点结构

那么它的实现需要采用递归的结构

而这种递归的结构

受到量化误差的影响比较大

FIR滤波器它是一种全零点的系统

可以采用非递归的结构来实现

它受量化误差的影响比较小

在实现成本

也就是计算量和数据的存储量方面来看

IIR滤波器由于它的阶次比较低

所以它的实现成本是比较低的

FIR数字滤波器由于它的阶次比较高

所以相对来说

它的实现成本要高一些

但是它可以采用FFT来降低计算量

正因为这两类滤波器它们具有不同的特点

所以它们也适用于不同的应用场合

首先IIR数字滤波器

它适用于要求滤波延迟比较小

实现成本低

而且对信号的波形失真不敏感

滤波特性是低通高通带通

这样一种片段常数特性的场合

比如语音通讯等等

而FIR数字滤波器

由于它具有线性相位特性

所以它适用于要求信号波形失真小

或者需要实现任意的滤波特性

但是对滤波器的延迟

要求不是那么高的场合

比如图像信号处理

数据通信等以波形携带信息的系统

以及自适应滤波等

滤波器特性和参数不固定

容易导致系统不稳定的这样一些场合

最后我们对这一次课的内容进行一个小结

在滤波器性能指标要求相同的情况下

IIR数字滤波器阶次低

信号延迟小

实现成本低

而FIR滤波器

则能够实现理想的线性相位特性

信号波形的失真小

IIR滤波器适用于

需要经济高效

对波形失真要求不高的场合

FIR滤波器则适用于

滤波特性要求高

信号波形失真小的场合

这一次课的内容

我们就学习到这里

再见

数字信号处理课程列表:

课程简介

-课程简介

一 数字信号处理基础知识

-1-0 内容简介

--1-0 视频

-1-1 时域离散信号的表示与运算

--1-1 视频

-1-2 LTI时域离散系统

--1-2 视频

-1-3 系统初始状态对输出的影响

--1-3视频

-1-4 模拟信号数字处理方法

--1-4 视频

-第一模块测试题

--第一模块测试-作业

二 时域离散信号和系统的频域分析

-2-0 内容简介

--2-0 视频

-2-1 序列的傅里叶变换

--2-1视频

-2-2 序列傅里叶变换的性质

--2-2 视频-1

--2-2 视频-2

-2-3 周期序列离散傅里叶级数与傅里叶变换的表示

--2-3 视频

-2-4 时域离散信号FT与模拟信号FT之间的关系

--2-4视频

-2-5 序列的Z变换及其逆变换

--2-5视频

-2-6 序列Z变换的性质

--2-6 视频

-2-7 利用Z变换求解差分方程

--2-7 视频

-2-8 利用系统函数的极点分布分析系统的因果性和稳定性

--2-8 视频

-2-9 利用Z变换定性分析系统特性

--2-9 视频

-第二模块测试题

--第二模块测试题-作业

三 时域离散信号与系统DFT分析

-3-0 内容简介

--3-0 视频

-3-1 序列的离散傅里叶变换

--3-1 视频

-3-2 DFT与Z变换、傅里叶变换的关系

--3-2视频

-3-3 离散傅里叶变换的隐含周期性

--3-3 视频

-3-4 离散傅里叶变换的性质

--3-4 视频

-3-5 循环卷积计算

--3-5 视频

-3-6 频率域采样

--3-6 视频

-3-7 利用DFT计算线性卷积

--3-7 视频

-3-8 利用DFT对信号进行谱分析

--3-8 视频

-第三模块测试题

--第三模块测试-作业

四 利用FFT对离散信号与系统进行快速运算

-4-0 内容简介

--4-0 视频

-4-1 采用快速傅里叶变换的原因

--4-1 视频

-4-2 减少DFT运算量的途径

--4-2 视频

-4-3 时域抽取法基2FFT

--4-3视频

-4-4 频域抽取法基2FFT

--4-4 视频

-4-5 基2FFT算法运算量及运算规律

--4-5视频

-4-6 进一步减少运算量的措施

--4-6 视频

-第四模块测试题

--第四模块测试-作业

五 IIR数字滤波器设计及实现结构

-5-0 内容简介

--5.0视频

-5-1 数字滤波器介绍

--5.1视频

-5-2 滤波器技术指标

--5.2视频

-5-3 巴特沃斯模拟低通滤波器

--5.3视频

-5-4 切比雪夫模拟低通滤波器

--5.4视频

-5-5 脉冲响应不变法设计IIR数字低通滤波器

--5.5视频

-5-6 双线性变换法设计IIR数字低通滤波器

--5.6视频

-5-7 数字各型滤波器的设计

--5.7视频

-5-8 由信号流图求网络系统函数

--5.8视频

-5-9 IIR系统基本网络结构

--5.9视频

-5-10 IIR数字滤波器的工程应用

--5.10视频

-5-11 IIR数字滤波器的量化误差

--5.11视频

-第五模块测试题

--第五模块测试-作业

六 FIR数字滤波器设计及实现结构

-6-0 引言

--6-0 视频

-6-1 线性相位FIR滤波器的条件与特点

--6-1 视频

-6-2 线性相位FIR滤波器的零点分布

--6-2 视频

-6-3 FIR数字滤波器的基本实现结构

--6-3 视频

-6-4 FIR数字滤波器的频率采样结构

--6-4 视频

-6-5 格型网络结构

--6-5视频

-6-6 窗函数法设计线性相位FIR滤波器的原理

--6-6 视频

-6-7 典型窗函数及其特性

--6-7 视频

-6-8 窗函数法设计线性相位FIR数字滤波器步骤

--6-8 视频

-6-9 频率采样法设计线性相位FIR滤波器

--6-9 视频

-6-10 频率采样法的逼近误差及其改进措施

--6-10 视频

-6-11 等波纹最佳逼近法设计FIR数字滤波器

--6-11 视频

-6-12 FIR数字滤波器的工程应用

--6-12 视频

-6-13 FIR滤波器和IIR滤波器比较

--6-13 视频

-第六模块测试题

--第六模块测试-作业

实验

-实验一

--实验一 视频

--实验一指导书

-实验二

--实验二 视频

--实验二指导书

-实验三

--实验三指导书

--实验三视频

-实验四

--实验四指导

拓展模块

-模拟信号数字处理 学案

--模拟信号数字处理 学案

-DFT应用 学案

--DFT应用 学案

-课程拓展讨论

--模块一 讨论1

--模块一 讨论2

--模块二讨论1

--模块二讨论2

--模块三讨论1

--模块三讨论2

--模块四讨论1

--模块四讨论2

--模块五讨论1

--模块五讨论2

--模块五讨论3

--模块五讨论4

--模块六讨论1

--模块六讨论2

--模块六讨论3

--模块六讨论4

--模块六讨论5

-微课

--DFT

--巴特沃斯滤波器设计

--窗函数设计法设计FIR滤波器及仿真分析

--梳状滤波器

-课后拓展内容

--离散时间LTI系统响应求解

--采样与混叠实例

--离散时间调制

--离散傅里叶变换应用MATLAB

--FFT应用

--模拟到数字滤波器映射

--反馈实例

--FIR滤波器设计思想及方法

--吉布斯效应

--用线性代数计算数字滤波器系统函数

--数字滤波器指标及设计方法FDA

--其他种类的特殊滤波器及应用

6-13 视频笔记与讨论

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