FIR,IIR滤波器分别是什么?它们又有什么区别?

分享到:

       什么是FIR滤波器?

FIR(Finite Impulse Response)滤波器:有限长单位冲激响应滤波器,又称为非递归型滤波器,是数字信号处理系统中最基本的元件,它可以在保证任意幅频特性的同时具有严格的线性相频特性,同时其单位抽样响应是有限长的,因而滤波器是稳定的系统。因此,FIR滤波器在通信、图像处理、模式识别等领域都有着广泛的应用。

q3.1

  FIR 滤波器的工作原理是什么?

在进入FIR滤波器前,首先要将信号通过A/D器件进行模数转换,把模拟信号转化为数字信号;为了使信号处理能够不发生失真,信号的采样速度必须满足奈奎斯特定理,一般取信号频率上限的4-5倍做为采样频率;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。

q3.2

  什么是IIR滤波器?

  IIR滤波器又叫IIR数字滤波器,“递归滤波器”。递归滤波器,也就是IIR数字滤波器,顾名思义,具有反馈。

  IIR滤波器的工作原理及特点是什么?

  1.1、封闭函数IIR数字滤波器的系统函数可以写成封闭函数的形式。

  1.2、IIR数字滤波器采用递归型结构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。

q3.3

  1.3、借助成熟的模拟滤波器的成果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。

  1.4、需加相位校准网络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。

  详细剖析IFR滤波器和LLR滤波器有何本质上的区别?

  数字滤波器广泛应用于硬件电路设计,在离散系统中尤为常见,一般可以分为FIR滤波器和IIR滤波器,那么他们有什么区别和联系呢。

  FIR滤波器

  定义:

  FIR滤波器是有限长单位冲激响应滤波器,又称为非递归型滤波器,是数字信号处理系统中最基本的元件,它可以在保证任意幅频特性的同时具有严格的线性相频特性,同时其单位抽样响应是有限长的,因而滤波器是稳定的系统。

  特点:

  lFIR滤波器的最主要的特点是没有反馈回路,稳定性强,故不存在不稳定的问题;

  lFIR具有严格的线性相位,幅度特性随意设置的同时,保证精确的线性相位;

  lFIR设计方式是线性的,硬件容易实现;

  lFIR相对IIR滤波器而言,相同性能指标时,阶次较高,对CPU的性能要去较高。

q3.4

  IIR滤波器

  定义:

  IIR滤波器是无限脉冲响应滤波器,又称递归型滤波器,即结构上带有反馈环路。

  特点:

  lIIR数字滤波器的系统函数可以写成封闭函数的形式,具有反馈回路;

  lIIR数字滤波器的相位非线性,相位特性不好控制,随截止频率变化而变化,对相位要求较高时,需加相位校准网络;

  lIIR滤波器有历史的输出参与反馈,同FIR相比在相同阶数时取得更好的滤波效果;

  lIIR数字滤波器采用递归型结构,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。

q3.5

  区别

  l稳定性:由于FIR滤波器没有反馈回路,稳定性要强于IIR;

  l相位特性:FIR 为线性相位延迟,IIR 为非线性相位延迟。

  如下图所示为10Hz的方波信号,采样率为1KHz

q3.6

  FIR滤波器后,滤波后效果图下图所示

q3.7

  IIR滤波器后,滤波后效果图下图所示

q3.8

  通过对比不难发现,IIR滤波器存在非线性相位延迟,校正时需要双向滤波进行校正,复杂不易控制;FIR滤波器为线性延迟,可通过左右平移的方式直接校正,误差小。

  l信号处理速度:FIR的滤波输出取决于当前输入数据和历史输入数据,IIR的滤波输出取决于当前输入数据、历史输入数据和历史输出数据。以基于FPGA硬件的数字滤波器为例,FIR在处理信号时不需等待前一个信号的滤波输出,只需要考虑输入数据便可实时滤波;IIR需要等待上一个信号的滤波输出,存在一定的时间延迟,所以处理速度上没有FIR快。

q3.9

  从上面的简单比较可以看到IIR与FIR滤波器各有所长,所以在实际应用时应该从多方面考虑来加以选择。从使用要求上来看,在对相位要求不敏感的场合,如语言通信等,选用IIR较为合适,这样可以充分发挥其经济高效的特点;对于图像信号处理,数据传输等以波形携带信息的系统,则对线性相位要求较高,采用FIR滤波器较好。当然,在实际应用中可能还要考虑更多方面的因素。

来源:电子发烧友

继续阅读
细说IIR滤波器和FIR滤波器的区别

1.两种滤波器都是数字滤波器。根据冲激响应的不同,将数字滤波器分为有限冲激响应(FIR)滤波器和无限冲激响应(IIR)滤波器。对于FIR滤波器,冲激响应在有限时间内衰减为零,其输出仅取决于当前和过去的输入信号值。对于IIR滤波器,冲激响应理论上应会无限持续,其输出不仅取决于当前和过去的输入信号值,也取决于过去的信号输出值。

一文读懂:常见低通、高通、带通三种滤波器的工作原理

滤波器主要有低通滤波器、高通滤波器和带通滤波器三种,按照电路工作原理又可分为无源和有源滤波器两大类。今天,小编主要对低通、高通还有带通三种滤波器做以下简单的介绍,希望电子爱好者的朋友们看完有一点小小的收获。

FIR,IIR滤波器分别是什么?它们又有什么区别?

IIR与FIR滤波器各有所长,所以在实际应用时应该从多方面考虑来加以选择。从使用要求上来看,在对相位要求不敏感的场合,如语言通信等,选用IIR较为合适,这样可以充分发挥其经济高效的特点;对于图像信号处理,数据传输等以波形携带信息的系统,则对线性相位要求较高,采用FIR滤波器较好。当然,在实际应用中可能还要考虑更多方面的因素。

RFID技术应用与七大特点

随着微型集成电路的进步,微型智能RFID标签得到了很大发展,在低功耗IC技术方面的突破,为发展小型、低功耗主动式标签创造了条件。被动式标签无需电池,由读写器产生的磁场中获得工作所需的能量,但读取距离较近,且单向通信,局限性较大,RFID主动式电子标签不但具备被动式电子标签的所有特性,而且还具读取距离更远,双向通讯,寿命更长,性能更可靠等优点。

详解FIR滤波器与IIR滤波器的具体区别

根据冲激响应的不同,数字滤波器分为有限冲激响应(FIR)滤波器和无限冲激响应(IIR)滤波器。本文从设计、性能、结构等方面详解了FIR滤波器与IIR滤波器的具体区别。