fir濾波器的階數和群延遲有關嗎?matlab中想用filter函數實現IIR濾波器?哪個濾波器的階數最高?


1、fir濾波器的階數和群延遲有關嗎?
fir濾波器的階數和群延遲有一定的關聯,階數越高濾波反應越靈敏,延遲小,但不是越高越好,
FIR數字濾波器因其具有良好的線性特性而被廣泛應用,但在利用FIR濾波器進行實際信號的濾波處理中,濾波后信號將會不可避免地產生明顯的時延,影響濾波器的性能,從而限制了該濾波器在實際中的一些應用。
在程序里面,信號不是從第一個采樣點就進入濾波器的,而是在濾波器階數值后的第一個點進入濾波過程的;若要設計的濾波器的指標已確定,則根據指標要求的截止頻率和衰減分貝代入公式即可確定。
FIR濾波器的時延相對好推測,應該是(FIR的點數減1)/2乘以采樣時間間隔;在進入FIR濾波器前,首先要將信號通過A/D器件進行模數轉換,把模擬信號轉化為數字信號;為了使信號處理能夠不發生失真。
2、matlab中想用filter函數實現IIR濾波器
說明:(1)為了使濾波器階數盡可能低,每個濾波器的邊界頻率選擇原則是盡量使濾波器過渡帶寬盡可能寬。
(2)與信號產生函數mstg相同,采樣頻率Fs=10kHz。
(3)為了濾波器階數最低,選用橢圓濾波器。(之后,再依次實現巴特沃斯、切比雪夫1、切比雪夫2數字濾波器)
按照程序框圖編寫的實驗程序為exp1.m。
2、實驗程序清單
%實驗1程序exp1.m
% IIR數字濾波器設計及軟件實現
Fs=10000;T=1/Fs; %采樣頻率
%調用信號產生函數mstg產生由三路抑制載波調幅信號相加構成的復合信號st
%低通濾波器設計與實現=========================================
wp=2*fp/Fs;ws=2*fs/Fs;rp=0.1;rs=60; %DF指標(低通濾波器的通、阻帶邊界頻)
[N,wp]=ellipord(wp,ws,rp,rs); %調用ellipord計算橢圓DF階數N和通帶截止頻率wp
[B,A]=ellip(N,rp,rs,wp); %調用ellip計算橢圓帶通DF系統函數系數向量B和A
y1t=filter(B,A,st); %濾波器軟件實現
% 低通濾波器設計與實現繪圖部分
myplot(B,A); %調用繪圖函數myplot繪制損耗函數曲線
tplot(y1t,T,yt); %調用繪圖函數tplot繪制濾波器輸出波形
%帶通濾波器設計與實現====================================================
[N,wp]=ellipord(wp,ws,rp,rs); %調用ellipord計算橢圓DF階數N和通帶截止頻率wp
[B,A]=ellip(N,rp,rs,wp); %調用ellip計算橢圓帶通DF系統函數系數向量B和A
y2t=filter(B,A,st); %濾波器軟件實現
% 帶通濾波器設計與實現繪圖部分
myplot(B,A); %調用繪圖函數myplot繪制損耗函數曲線
tplot(y2t,T,yt); %調用繪圖函數tplot繪制濾波器輸出波形
%高通濾波器設計與實現================================================
wp=2*fp/Fs;ws=2*fs/Fs;rp=0.1;rs=60; %DF指標(低通濾波器的通、阻帶邊界頻)
[N,wp]=ellipord(wp,ws,rp,rs); %調用ellipord計算橢圓DF階數N和通帶截止頻率wp
y3t=filter(B,A,st); %濾波器軟件實現
% 高低通濾波器設計與實現繪圖部分
myplot(B,A); %調用繪圖函數myplot繪制損耗函數曲線
tplot(y3t,T,yt); %調用繪圖函數tplot繪制濾波器輸出波形
%時域離散系統損耗函數繪圖
%B為系統函數分子多項式系數向量
%A為系統函數分母多項式系數向量
損耗函數曲線
%時域序列連續曲線繪圖函數
% xn:信號數據序列,yn:繪圖信號的縱坐標名稱(字符串)
% T為采樣間隔
(a) s(t)的波形
3、濾波器的階是怎么一回事,我看書上的:N就是這個IIR濾波器的階。請問定義濾波器的階是有什么作用。
簡單的理解:濾波器的階數,就是濾波幾次的意思,一階,就是對諧波過濾一次,兩階,就是對諧波過濾兩次,如此往下推就好了……
濾波器的階數越高,濾波效果越好,但是,成本也會成倍的增加,因此,選擇合適的階數是非常重要的。
4、哪個濾波器的階數最高
有源濾波器傳遞函數分母中“S”的最高“方次”稱為濾波器的“階數”。階數越高,濾波器幅頻特性的過渡帶越陡,越接近理想特性。一般情況下,一階濾波器過渡帶按每十倍頻20dB速率衰減;二階濾波器每十倍頻40dB速率衰減。高階濾波器可由低階濾波器串接組成。
5、階數對濾波器的那些性能有影響?
濾波器的階數是指濾波器中的二階濾波器(biquad)的數量。階數越高,濾波器對輸入信號的影響越強,也就是濾波器的頻率響應曲線越陡峭,截止頻率的過渡帶越窄。因此,階數越高,濾波器的性能越好,但是設計和實現也越復雜,同時計算量也會增加。在工程中,選擇濾波器的階數需要根據具體的應用需求來確定。通常來說,選擇合適的階數需要平衡濾波器性能和計算復雜度之間的關系。一般情況下,濾波器階數可以根據以下幾個因素來確定:帶寬和截止頻率:如果需要對高頻噪聲進行濾波,則需要選擇高階濾波器,以獲得更好的性能。相反,如果需要對低頻噪聲進行濾波,則可以選擇低階濾波器。信號質量要求:如果要求輸出信號的信噪比較高,則需要選擇高階濾波器。因為高階濾波器可以提供更好的抑制,從而減少信號中的噪聲。計算復雜度:高階濾波器的計算復雜度更高,需要更多的計算資源和處理時間。因此,在工程中需要根據系統的計算資源和實時性要求來選擇合適的濾波器階數。濾波器穩定性:濾波器的階數越高,越容易出現不穩定的情況。因此,在選擇濾波器階數時,需要注意濾波器的穩定性問題。總之,在選擇濾波器的階數時,需要綜合考慮以上因素,根據具體的應用需求來確定最合適的階數。通常可以通過試驗和仿真來評估不同階數的濾波器的性能,并選擇最適合應用的濾波器。
工程中常見的濾波器分FIR和IIR, 也就是有限沖擊響應的和無限沖擊響應的濾波器,再說簡單點就是FIR和歷史值沒關系,只和你設置的buf長度有關系,而IIR是一直和你的歷史有關系,再簡單點,就是你們所見到的滑動平均濾波和一階低通濾波器,前者可以歸類到FIR后者可以歸類到IIR里面有了這些你就要再去看濾波器的伯德圖,主要就是幅頻和相頻了再然后就有人會說FIR有線性相位延遲,說下去就沒玩沒了了,也會遇到杠精,不說這個相位特性了類比FIR和IIR我就拿滑動平均和一階低通來說事,1.有經驗的人都會發現,滑動平均感覺相位滯后的少啊,一階低通要是濾波的很滯后很嚴重啊,好了,工程應用記住這個就夠了,FIR和IIR的相位滯后問題就如同此類似;2.那世界總是不會十全十美的,有經驗的人又會發現滑動平均要是做個100個buf的好像好蛋傷啊,尤其要是還是int類型的數據的時候,而達到類似平滑度的,一階低通只要一個存儲歷史值的變量就好了,也就是一個int,如果是int類型變量,看到了把,類似的IIR就是占用的存儲少,工程上記住這個也就行了,事實就是這樣;在高階的FIR和IIR上,上面的1,2這兩點更加的凸顯,所以其實滑動平均和一階低通工程上最常用,為啥,因為總是那么的順手吶,剩下的就看你自己選擇了,一階能滿足的時候,干嘛要去用高階的去干mcu呢,尤其運動控制中,延時好可怕的,別搞那么多的階級了啊,就像這個社會,要是沒有王健林和屌絲,大家都是屌絲,社會多美好!再另外運動控制中,濾波器和觀測器,多走走觀測器,會好不少吧,因為是看未來嘛
責任編輯:David
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