IIR滤波器的分析及音频提取

西北民族大学电气工程学院 林竞连

语音信号是作为一种搭载着特定信息的模拟信号，已成为人们社会生活中获取和传播信息的重要手段。在信息处理技术中，滤波是最基本的信号处理方法，如何实现高性能的滤波技术成为最富有挑战性的任务。滤波器分数字滤波器和模拟滤波器。与模拟滤波器相比，数字滤波器在应用中具有精度高、稳定性好、设备体积小、使用灵活等优点，而且不需要匹配抗阻即可实现模拟滤波的特殊滤波功能。数字滤波器根据单位冲击响应的时间特性又分为IIR滤波器和FIR滤波器。与FIR滤波器相比，IIR滤波器是递归型结构，有体积小、重量轻、灵活等优点，并且设计出来的滤波器过渡带很窄，在很大程度上可以取代传统的模拟滤波器。因此，本文以IIR滤波器的音频提取为目标，利用MATLAB的相关函数实现滤波器的设计和对语音信号处理。

1 IIR滤波器的基本原理和结构

数字滤波器是一种对数字信号进行处理的重要工具，其对信号进行过滤、检测和参数估计等处理，目的就是消除数字信号中的噪声，让有价值的信号得以保留，其实际上就是一个离散系统。本文讨论了数字滤波器中的IIR滤波器，其设计的基本原理如下。

IIR滤波器是一种递归线性时不变因果系统，其差分方程为：

通过z变换之后，可得：

于是得到IIR数字滤波器的系统函数：

IIR滤波器的单位冲击响应h(n)是一个无限长序列，其基本的网络结构分为直接型、级联型和并联型三种，其中直接型又分为直接Ι型和直接Π型两种结构。……