IIR滤波器是指有限冲激响应滤波器(Infinite Impulse Response Filter),与FIR(Finite Impulse Response)滤波器相对应。IIR滤波器的特点是滤波器的输出是滤波器的输入和输出的历史值(滞后元件)的加权和。
顾名思义,IIR滤波器的冲激响应不是无限长的,而是有限的。理论上,IIR滤波器的幅频响应可以连续变化。不仅如此,相比FIR滤波器,在同样的性能下,IIR滤波器可以实现更小的系统阶数,从而节省计算资源。
IIR滤波器一般分为低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器、带阻滤波器四种类型。
一个理想的IIR低通滤波器可以用极点和零点来描述。其中,极点的位置能够决定滤波器的截止频率,而零点的位置能够影响滤波器的相位响应。
带通滤波器的设计则需要根据滤波器的通带、阻带截止频率来确定极点和零点的位置。常用的设计方法有双线性变换法、脉冲响应不变法、窗函数法、优化法等。
与FIR滤波器相比,IIR滤波器拥有更小的系统阶数和更高的渐变斜率,从而可以更加有效地滤除高频干扰。但是在实际应用中,IIR滤波器受到了其本身的不稳定性、相位失真和非线性失真等限制。
一般来说,IIR滤波器适合于低廉的处理器系统,用于实时信号处理、滤波器组的级联以及频率选择等应用。而FIR滤波器则更加适用于需要精确控制滤波器传递频率或幅度响应的一些特殊应用场景。
IIR滤波器广泛应用于信号处理、图像处理、音频处理、视频处理、生物信息处理、天文学处理等领域。例如,在音频处理中,IIR滤波器可以用于实现均衡器、镶嵌器、混响器和压缩器等效果。
在数字滤波器方面,IIR滤波器不仅可以用于信号处理,还可以用于波形恢复、图像降噪和声音增强等领域。