常用的數字濾波器有FIR數字濾波器和IIR數字濾波器。FIR數字濾波器具有精確的線性相位特性,在信號處理方面應用極為廣泛,而且可以采用事先設計調試好的FIR數字濾波器IP Core來完成設計,例如Altera公司提供的針對Altera系列可編程器件的MegaCore,但是需要向Altera公司購買或申請試用版。另外,對于相同的設計指標,FIR濾波器所要求的階數比IIR濾波器高5~10倍,成本較高,而且信號的延遲也較大。IIR濾波器所要求的階數不僅比FIR濾波器低,而且可以利用模擬濾波器的設計成果,設計工作量相對較小,采用FPGA實現的IIR濾波器同樣具有多種優(yōu)越性。
IIR濾波器主要有巴特沃斯濾波器、切比雪夫濾波器和橢圓濾波器幾種。給出了以上三種濾波器實現同樣性能指標所需的階數及阻帶衰減的比較,如表1所示。

由表1可見,橢圓濾波器給出的設計階數比前兩種低,而且頻率特性較好,過渡帶較窄,但是橢圓濾波器在通帶上的非線性相位響應最明顯。本系統(tǒng)選用橢圓函數濾波器進行設計。
1 原理分析
數字濾波器實際上是一個采用有限精度算法實現的線性非時變離散系統(tǒng),它的設計步驟為:首先根據實際需要確定其性能指標,再求得系統(tǒng)函數H(z),最后采用有限精度算法實現。





