基于dsp的iir数字滤波器的设计new

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1、高通IIR滤波器的设计及DSP实现1绪论1.1基于DSP的IIR滤波器设计课题背景随着集成电路技术的发展，各种新型的大规模和超大规模集成电路不断涌现，集成电路技术与计算机技术结合在一起，使得数字信号处理系统的功能越来越强。数字信号处理技术逐渐发展成为一门主流技术，数字信号处理技术就是基于VLSI技术和计算机技术发展起来的一门重要技术。DSP技术已在通信、控制、信号处理、仪器仪表、医疗、家电等很多领域得到了越来越广泛的应用。数字滤波器在各种数字信号处理中发挥着十分重要的作用，用数字滤波器设计一直是信号处理领

2、域的重要研究课题。常用的数字滤波器有IIR滤波器和FIR滤波器，其中IIR滤波器因具有结构简单、占用存储空间少、运算速度快、较高的计算精度和能够用较低的阶数实现、较好的选频特性等优点，得到了广泛应用。1.2本设计主要研究内容与方法主要是在学习信号分析与处理的基础知识后，应用MATLAB软件、CCS软件结合来设计基于DSP的IIR滤波器设计。应用MATLAB软件设计IIR数字滤波器：应用MATLAB中的工具FDATOOL工具设计滤波器的系数；在MATLAB中编译M文件，产生输入数据。应用DSP芯片的汇编语言

3、与C语言进行编写程序，应用DSP集成软件开发环境CCS调试汇编程序与C程序，并用TMS320C54结合软件开发环境CCS来实现了IIR数字滤波的仿真。2IIR数字滤波器的设计2.1IIR数字滤波器的基本概念无限脉冲响应滤波器是数字滤波器的一种，简称IIR数位滤波器(infiniteimpulseresponsefilter)。由于无限脉冲响应滤波器中存在反馈回路，因此对于脉冲输入信号的响应是无限延续的。iir滤波器有以下几个特点1IIR数字滤波器的系统函数可以写成封闭函数的形式。2IIR数字滤波器采用递归

4、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。3IIR数字滤波器在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

5、公式。4IIR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。5IIR单位响应为无限脉冲序列fir单位响应为有限的6IIR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。无限脉冲响应滤波器的缺点：（1）脉冲响应为无限长：造成当输入数位讯号为有限长的时候，输出数位讯号会变成无限长。（2）比有限脉冲响应滤波器较不易最佳化。（3）不一定是稳定的：因

6、为Z转换后所有的极点不一定都在单位圆内2.2IIR滤波器的结构IIR数字滤波器的单位脉冲响应h(n)是无限长的，结构上有输出到输入的反馈（频率采样结构除外），是递归型。滤波器的系统函数为：（2.1）由传递函数可知，用两个向量就可以对一个IIR滤波器进行表征。实现IIR滤波器可以采用直接形式、级联形式和并联形式3种结构。2.2.1直接型直接Ⅰ型:IIR滤波器的系统函数（2.3）对应的差分方程为从上式可以看出，是有两部分相加构成的:第一部分是一个对输入信号的节延时结构，每节延时抽头后加权相加，这是一个实现零点

7、的横向结构网络；第二部分是一个对的延时结构，每级延时抽头后加权相加，因此是一个反馈网络。直接Ⅱ型：IIR滤波器的系统函数又可写为可视为分子多项式与分母多项式的倒数所构成的两个子系统函数的乘积，这相应与子系统级联。第一个子系统实现零点，第二个子系统实现极点，而且已知一个线性时不变系统，如果交换其子系统的次序，系统函数不发生改变。这种结构形式称为直接Ⅱ型。2.2.2级联型将IIR滤波器的系统函数的分子分母表达为因子的形式，即由于系统函数的系数都是实系数，故零、极点只有两种情况：或者是实根，或者是共轭复根。式中

8、A为归一化常数，,,表示实零点，表示实极点，每一对共轭因子合并起来，就可以构成一个实系数的二阶因子。因此，任意系统均可由一阶和二阶子系统级联构成。级联结构的一个重要的优点是存储单元比较少，用硬件实现时，可以用一个二阶进行分时复用。级联结构的另一个特点是，其每一个基本节都关系到滤波器的一对极点和一对零点。2.2.3并联型将IIR滤波器的系统函数展成部分分式之和，即式中,由于系统函数的系数都是实系数，故,如果M