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頻域電子濾波器的設計必須首先考慮任務所需濾波器的類型。首先必須確定濾波器的基本功能，如低通濾波器、高通濾波器、帶通濾波器、全通濾波器或者是更為複雜的功能。
- 低通濾波器用於阻止不需要的高頻訊號。
- 高通濾波器允許高頻訊號通過，阻止不需要的低頻訊號成分通過。
- 帶通濾波器只允許有限頻率範圍的訊號通過。
- 帶阻濾波器允許低於和高於特定頻率範圍的訊號通過，對於這個範圍內的頻率阻止通過。這種濾波器較少見。
濾波器的一個重要參數是所要求的頻率響應。尤其是頻率響應曲線的陡峭性和複雜性是濾波器階數和可行性的一個決定性因素。
一階濾波器只有一個依賴於頻率的成分，這就意味著頻率響應slope就局限在每倍頻6 dB。對於許多應用來說，這是不夠的，為了實現更陡的斜率，必須使用更高階的濾波器。
另外必須決定如何實現濾波器：
線性類比濾波器設計大部分都在線性濾波器中涵蓋。
數位濾波器根據兩個基本原理之一實現，根據它們響應衝擊訊號的不同可以分為：
除非採樣率受到其它外部約束條件限定，否則選擇合適的採樣率就是一項重要的設計決定。高的採樣率需要更多的計算資源，但是需要較少的抗混淆措施。與系統中其它訊號的干涉和beating也是應該考慮的問題。
對於數位濾波器的設計來說，分析避免混淆效應是很關鍵的。經常通過在輸入和輸出增加一個抗混淆濾波器來濾除任何高於奈奎斯特頻率的訊號，這種濾波器的複雜性依賴於訊號雜訊比和採樣率與訊號最高頻率之比。
無限脈波響應是與類比濾波器對應數位實現。無限脈波響應使用了反饋過程，所以通常要比同樣性能的有限脈波響應濾波器所耗費的資源要少。同樣是由於反饋的因素，高階的無限脈波響應濾波器可能會有不穩定和運算溢出的問題，因此需要細心設計以避免出現類似問題。另外，它們有內在的依賴於頻率的相移，在很多情況下這可能成為問題。二階無限脈波響應濾波器經常叫作'biquads'，更高階的濾波器就是biquads的層疊。一個有用的計算biquad係數的參考文獻是RBJ Audio EQ Cookbook。
有限脈波響應濾波器不使用反饋，本身是穩定的。有限脈波響應濾波器係數通常是對稱的，這樣很自然地相移就被抵消。並且也很容易避免運算溢出。它的主要缺點是要比靈巧設計的無限脈波響應變量的計算要花費多得多的處理和內存資源。有限脈波響應設計比較簡單：Remez exchange算法就是一個能夠半自動設計相當高質量濾波器的方法。
- A. Antoniou, Digital Filters: Analysis, Design, and Applications, New York, NY: McGraw-Hill, 1993.
- S.K. Mitra, Digital Signal Processing: A Computer-Based Approach, New York, NY: McGraw-Hill, 1998.
- A.V. Oppenheim and R.W. Schafer, Discrete-Time Signal Processing, Upper Saddle River, NJ: Prentice-Hall, 1999.
- J.K. Kaiser, Nonrecursive Digital Filter Design Using the Io-sinh Window Function, Proc. 1974 IEEE Int. Symp. Circuit Theory, pp. 20-23, 1974.
- S.W.A. Bergen and A. Antoniou, Design of Nonrecursive Digital Filters Using the Ultraspherical Window Function, EURASIP Journal on Applied Signal Processing, vol. 2005, no. 12, pp. 1910-1922, 2005.
- T.W. Parks and J.H. McClellan, Chebyshev Approximation for Nonrecursive Digital Filters with Linear Phase, IEEE Trans. Circuit Theory, vol. CT-19, pp. 189-194, Mar. 1972.
- L.R. Rabiner, J.H. McClellan, and T.W. Parks, FIR Digital Filter Design Techniques Using Weighted Chebyshev Approximation, Proc. IEEE, vol. 63, pp. 595-610, Apr. 1975.
- A.G. Deczky, Synthesis of Recursive Digital Filters Using the Minimum p-Error Criterion, IEEE Trans. Audio Electroacoust., vol. AU-20, pp. 257-263, Oct. 1972.
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