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吉林建筑工程学院 电气与电子信息工程学院 数字信号处理课程设计报告 设计题目： IIR数字滤波器设计2012.01.06 IIR数字滤波器设计报告 设计的作用、目的 课程设计是理论学习的延伸，是掌握所学知识的一种重要手段，对于贯彻理论联系实际、提高学习质量、塑造自身能力等于有特殊作用。本次课程设计一方面通过MATLAB仿真设计内容，使我们加深对理论知识的理解，同时增强其逻辑思维能力，另一方面对课堂所学理论知识作一个总结和补充。 有以下几方面作用： 1、有利于基础知识的理解 2、有利于逻辑思维的锻炼 在许多常规学科的日常教学中，我们不难发现这样一个现象，不少学生的思维常常处于混乱的状态。写起作文来前言不搭后语，解起数学题来步骤混乱，这些都是缺乏思维训练的结果。程序设计是公认的、最能直接有效地训练学生的创新思维，培养分析问题、解决问题能力的学科之一。即使一个简单的程序，从任务分析、确定算法、界面布局、编写代码到调试运行，整个过程学生都需要有条理地构思，这中间有猜测设想、判断推理的抽象思维训练，也有分析问题、解决问题、预测目标等能力的培养。 3、有利于与其他学科的整合 在程序设计中，我们可以解决其它学科有关问题，也利用其它课程的有关知识来解决比较抽象很难理解的知识。4、有利于治学态度的培养。 程序设计中，语句的语法和常量变量的定义都有严格的要求，有时输了一个中文标点、打错了一个字母，编译就不通过，程序无法正常运行。因此，程序设计初学阶段，学生经常会犯这样的错误，可能要通过几次乃至十多次的反复修改、调试，才能成功，但这种现象会随着学习的深入而慢慢改观。这当中就有一个严谨治学、一丝不苟的科学精神的培养，又有一个不怕失败、百折不挠品格的锻炼课程设计的目的是为了使学生加深对所学的知识的理解，培养学生的专业素质，提高其利用知识处问题的能力，为今后专业课程的学习、毕业设计和工作打下良好的基础。使学生能比较扎实地掌握的基础知识和基本理论，掌握及有关设备的分析、开发等基本技能，受到必要工程训练、初步的科学研究方法训练和实践锻练，增强分析问题和解决问题的能力，了解的新发展。 2.观察双线性变换法、脉冲响应不变法及窗函数法设计的滤波器的频域特性，了解各种方法的特点 3.用MATLAB画出三种方法设计数字滤波器的幅频特性曲线，记录带宽和衰减量，检查结果是否满足要求。 三、设计内容 IIR数字滤波器的设计内容：已知通带截止频率,通带最大衰减,阻带截止频率，阻带最小衰减，T=1ms，按照以上技术要求，用脉冲响应不变法和双线性变换法设计巴特沃斯数字低通滤波器，并观察所设计数字滤波器的幅频特性曲线。 四、设计原理 4.1数字低通滤波器的设计原理 1.滤波器的概念： 滤波器是对输入信号起滤波的作用的装置。当输入、输出是离散信号，滤波器的冲激响应是单位抽样响应 h（n）时，这样的滤波器称作数字滤波器（ DF ）。DF是由差分方程描述的一类特殊的离散时间系统。 2.数字滤波器的系统函数与差分方程: 系统函数 差分方程 对上式进行 Z反变换，即得 滤波器的功能与实现 滤波就是对输入序列 x(n)进行一定的运算操作，从而得到输出序列y(n)。 实现滤波从运算上看,只需三种运算：加法、单位延迟、乘常数。 实现的方法有两种： （1）利用通用计算机编程，即软件实现; （2）数字信号处理器（DSP）,即专用硬件实现。 3.数字滤波器结构的表示方法 方框图法、信号流图法 方框图表示法 流图表示法 三种基本运算的表示图 数字滤波器是离散时间系统，所处理的信号是离散时间信号。 一般时域离散系统或网络可以用差分方程、单位脉冲响应以及系统函数进行描述。滤波器的传递函数为: 4. 数字滤波器的分类 可分为: 低通(LP), 高通(HP),带通(BP), 带阻(BS) 滤波一般分为两类：模拟滤波器和数字滤波器。在时域的实现方法与方式上，它们是完全不同的两类系统，其差别主要有两点： (1) 数字滤波器处理的是数字信号，而模拟滤波器处理的是连续信号。 (2) 数字滤波器可以用数字硬件结构来实现，即用数字硬件构成专用数字计算机；也可以用编程序的方法利用通用计算机来实现，亦即软件实现。而模拟滤波器则是由分立元件组成的电路网络系统来实现的。 数字滤波器是数字信号处理的一个重要组成部分。数字滤波实际上是一种运算过程，其功能是将一组输入的数字序列通过一定的运算后转变为另一组输出的数字序列，因此它本身就是一台数字式的处理设备。数字滤波器一般可以用两种方法实现：一种是根据描述