IIR数字滤波器的计算机优化与设计.doc

IIR数字滤波器的计算机优化与设计 [摘要] 数字滤波技术是数字信号处理的一个重要组成部分，滤波器的设计是信号处理的核心问题之一，本文介绍了IIR数字滤波器的特性以及应用，分析了IIR数字滤波器的基本原理、系统函数、差分方程、技术指标、基本结构、设计流程。分别采用脉冲响应不变法和双线性变换法，设计出巴特沃斯、切比雪夫I型、切比雪夫2型以及椭圆滤波器，并对这些不同类型的滤波器进行了比较，分析它们的滤波性能；同时还对比分析了不同阶数情况下，同一类型低通数字滤波器的滤波性能，设计出满足技术指标的最优IIR数字滤波器。 [关键词] 数字滤波，IIR滤波器， Matlab Optimization and Designing of IIR Digital Filter Zhang Huan Le (Grade 08,Class 2,Major electronic information science and technology, School of Physics and Telecommunication Engineering, Shaanxi University of Technology, Hanzhong 723000,Shaanxi) Tutor : Huang Chao-Jun Abstract: Digital filter technology is an important part of digital signal processing, and the design of filter is a core problems in signal processing. The author introduced the characteristics and application of the IIR digital filter, and the basic principle, system function, difference equation, technical index, basic structure, design process of IIR digital filter are analyzed in this paper. Using the impulse response and bilinear transformation method, the Butterworth, chebyshev 1, chebyshev 2 and Ellipse filter are designed, and compare their performance in the case of same order, and then the filter performance of one kind filter with different order are analyzed also. Finally the IIR digital filter which satisfy the technical indexes is designed. Key words: digital filter; IIR filter; Matlab 目 录 1引言 1 1.1数字滤波器的研究背景与意义 1 1.2数字滤波器的应用现状与发展趋势 1 1.3论文的主要框架 2 2 IIR数字滤波器的概述 3 2.1 IIR数字滤波器基本原理 3 2.2 IIR数字滤波器特点 3 2.3 IIR数字滤波器的优越性 3 2.4数字滤波器的分类和技术指标 4 2.5数字滤波器的设计方案 5 2.6设计思路 5 3 IIR滤波器的算法设计 6 3.1 基本结构 6 3.2 技术指标和系统函数 6 3.3 IIR滤波器的设计原理和思路 7 3.3.1低通滤波器的设计过程 7 3.3.2 高通、带通和带阻滤波器的设计过程 7 3.4 IIR数字滤波器的设计方法 7 3.4.1脉冲响应不变法 7 3.4.2 双线性变换法 8 3.5 IIR数字滤波器的计算机实现 10 3.5.1 IIR数字滤波器的计算机设计步骤 10 3.5.2 MATLAB工具箱中巴特沃斯滤波器的设计函数 11 4 IIR数字滤波器的Matlab实现 12 4.1直接设计法设计巴特沃斯带通数字滤波器 12 4.2 不同阶数的巴特沃斯低通滤波器的特性比较 12 4.3参数相同时四种低通滤波器的特性比较 13 4.4当阶数相同时四种类型模拟滤波器的比较 14 4.5设计巴特沃斯模拟高通滤波器 15 4.6 设计巴特沃斯模拟带通和带阻滤波器 15 4.7 设计相同参数的椭圆和巴特沃斯低通模拟滤波器 16 5脉冲响应不变法和双线性变