基于巴特沃思模拟低通和数字频带变换的IIR高通数字滤波器设计（数字信号处理）

简介：
本研究探讨了利用巴特沃思模拟低通滤波器与数字频率变换技术，构建高效的IIR高通数字滤波器的设计方法，在数字信号处理领域具有重要应用价值。 五种模拟滤波器类型的比较： 1. 巴特沃斯滤波器（Butterworth）：具有单调下降的幅频特性，过渡带最宽。 2. 切比雪夫Ⅰ型滤波器（Chebyshev 1）：在通带内有等波纹的幅频响应，而过渡带和阻带有单调下降的特性和频率响应。 3. 切比雪夫Ⅱ型滤波器（Chebyshev 2）：通道带内的幅度频率特性几乎与巴特沃斯滤波器相同，但其在阻带内有等波纹的幅频特性。 4. 椭圆滤波器（Ellipse）：过渡带最窄，并且通带和阻带有等波纹的幅频响应。 5. 贝塞尔滤波器（Bessel）：在整个通带上接近线性相位，而其幅度频率特性的过渡带比其他四种类型宽得多。 两种系统函数转换方法比较： 1. 双线性变换法的优点是它提供了一个直接且简单的从模拟到数字的频谱映射。只要没有发生频谱混叠现象，这种方法设计出的数字滤波器能很好地复制原模拟滤波器的频率响应特性，并且它的单位脉冲响应与模拟系统的单位冲击响应相匹配，使得时域性能接近。 2. 双线性变换法的一个缺点是可能会导致不同程度的频谱混叠失真。因此它适用于低通和带通类型的滤波器设计，但不适合高通或带阻类型的设计。 1. 脉冲不变方法的优点在于可以通过简单的代数公式直接把模拟系统的传递函数转换为数字形式，并且不会产生频谱混叠现象。