关于IIR滤波器的设计心得

对于用双线性变换法来设计数字滤波器而言，由低通指标开始，其设计过程如下：

先低通模拟频率——>数字频率指标——>频率预畸变，得模拟低通指标——>进行模拟逼近，求模拟低通的传输函数——>双线性变换，求得数字低通的传输函数。

如果想了解双线性Z变换下的高通滤波器设计，可参看楼顺天等编著“基于MATLAB的系统分析与设计——信号处理”3.7节，该书中给出了设计的方法，并提供了一些函数。

实际上双线性Z变换法设计IIR数字滤波器并不复杂，只是有点麻烦，花些功夫还是可以搞清的。它是基于模拟的规正的低通滤波器（截止频率为1）变换而来的，在模拟滤波器设计中要把规正的低通滤波器变成非规正的低通、高通、带通和带阻，也是进行一个变换，它的变换公式是用以下S1的关系式代替传递函数中的S：低通滤波S1/wu高通滤波wl/S1带通滤波（S1^2+wu*w）/（S1*（wu-wl））

带阻滤波S1*（wu-wl）/ （S1^2+wu*wl）

例如低通滤波器，用S1/wu=>S.式中wu是低通滤波器的截止频率，或带通/带阻滤波器的高端截止频率；wl是高通滤波器的截止频率，或带通/带阻滤波器的低端截止频率。这样便构成了模拟滤波器的传递函数。

设计双线性数字滤波器首先是要把数字滤波器的频率指标进行卷绕（畸变），因为在S平面中，w是对应于无穷大，但在数字采样以后，频率只在-ws/2至ws/2的范围内，正负无穷大映射到正负ws/2内，频率轴被扭曲了，数字和模拟的频率轴不是线性关系，而是w1=（2/T）tan（wT/2），上提到的wu和wl都要按这公式计算成wu1和wl1.

其次是把（2/T）（（1-z^（-1））/ （1+z^（-1）））替代各类滤波器（低通、高通、带通和带阻）传递函数中的S1，再整理合并，便是z^（-1）的传递函数，它分子和分母的系数便是数字滤波器的系数。