IIR滤波器的MATLAB实现+代码(2)

数字滤波技术已经是非常普遍的技术,它是通过数字信号处理技术与滤波器的结合来实现的。它相比模拟滤波器技术有一下几点优势: (1)首先灵活性是其


数字滤波技术已经是非常普遍的技术,它是通过数字信号处理技术与滤波器的结合来实现的。它相比模拟滤波器技术有一下几点优势:

(1)首先灵活性是其最大特点,数字滤波系统可通过一次又一次的编程实现不同功能,然后对硬件上面的结构进行处理即可实现功能上的改变。

(2)利用半导体技术可以让其拥有更大的灵活性、更低成本、更低功能消耗以及更高的速率等等。

(3)犹如计算机一样拥有可同时处理多个程序的能力。

(4)具有记录功能,数字滤波技术可以通过原有零部件得到相同的功能,对信号进行记录与复制,但不会被衰减,达到完美如初。

(5)使精度更准确。

无限冲击响应滤波器( IIR )和有限冲击响应滤波器( FIR )在性能上面有很大差别。无限冲击响应滤波器的优势如下:(1) 稳定性:要确保所有的点都位于单位圆内,使其滤波更稳定,这就体现了IIR的优势,它对定点实现有很大的作用。 (2)非线性:无限长单位脉冲响应滤波器在频谱上反映出来是非线性的,会容易导致相位失真。(3)节省计算:它使用的阶数低,但能达到与有限冲击响应滤波器一样的性能。(4)频响更陡,幅度更大:无限冲击响应滤波器截止频率更陡,并且它的频率响应受极点的影响非常大[4]。

在目前看来,硬件描述语言或所完成的电路设计能通过简单的综合布局,快速的下载进行测试,作用是验证门电路以及门电路中更复杂的组合功能,在解码器上以及数学算式中可以运用,这是目前最主流的技术。

可编辑元器件都包含在逻辑门电路中,记忆元件又包含在可编辑元器件里。

将它们设计好制成芯片,虽然它们要比专用集成芯片的速率要慢,耗电量也大。但很方便,随时可进行修改,程序简单,成本也低廉。

制造厂为了挣钱来节省成本,有些元件编辑能力很差,芯片质量得不到保证,但它们特别灵活,为了抢占市场,不断对技术进行更新,程序也更加先进,这就在市场上拥有巨大优势了[5]。

由于IIR滤波器在国内处于起步阶段,硬件方面的研究也是处于初步阶段,想要通过先进的编程软件来对滤波器进行设计和动态仿真,使之实现其相应的功能还是有一定难度的。总而言之,处于全面数字化的时代,将数字信号处理与其相结合,IIR滤波器无论是理论研究,还是在通信、生物医学、数字音频等地方都有着很大的发展空间[6]。

1.2 国内外研究现状

目前,在无线脉冲响应滤波器领域,国内、国外都有很多专家对其进行了研究,在滤波的优化方面有了进一步的研究,同时解决了与第三方软件无缝连接的问题。首先通过卷积的方法来实现数字滤波中卷积。一般会采用CDA分布式算法,因为它要比串行乘法与并行乘法好,它能平衡速率与资源之间的矛盾。它依靠此明显的优势与FPGA硬件相结合,能够提高其工作效率,达到更快更智能的效果。除了以上所说的方法,还有一些不常用的算法被应用到数字滤波器的优化设计过程中,如粒子群算法[7]进化规划算法等。

国内的这方面专家也对滤波器进行了深入研究,开始对滤波器的有限字长效应和滤波器稳定和约束上面进行探索。比如吉林大学对模拟滤波器的技术进行了研究;广西师范大学不仅进行了研究并且将其推广至三维空间,而且给出了滤波系统中不存在溢出振荡的判据;山东大学对二维稳定滤波器设计算法进行了研究,而且又提出了最小二乘法来进行滤波器设计。国外对滤波器的稳定约束方面的研究较早,比如W. Lu设计最小稳定IIR滤波器提出了半正定编程法;C. Tseng提出的最小误差判据;M. C. Lang提出了基于指定的相位、幅度以及极半径约束基础,以最小二乘法设计滤波器;在硬件实现可配置领域,此外,MATLAB能够利用FDAtools或程序法来实现数字滤波器的设计,又利用其强大的应用代码生成和程序接口功能,在FPGA硬件上实现相应的特性[8]