数字滤波器设计应用综合实验.doc

数字信号处理实验 实验四、数字滤波器设计及 应用综合实验 学院：信息工程学院 班级：电子101班 姓名： 学号： 一、实验目的 1．熟悉IIR数字滤波器的设计原理及方法。 2．熟悉FIR数字滤波器的设计原理及方法。 3. 掌握利用Matlab实现数字滤波器的方法 4. 掌握利用数字滤波器进行信号处理的方法。 5. 了解基于Simulink的动态仿真实现信号滤波的基本方法。 二、实验内容及要求 实验内容： 综合运用数字滤波器设计的相关知识，根据给定设计方法要求，用脉冲响应不变法和双线性变换法设计IIR数字滤波器；利用窗函数设计法设计FIR数字滤波器。根据实际信号的频谱特性，分析、确定滤波器设计技术指标，实现对信号的滤波。 1．IIR数字滤波器设计 （1）用脉冲响应不变法设计巴特沃斯数字滤波器。 该实验所需M文件如下： ①、butterworth低通滤波器原型设计函数： function [b,a]=afd_butt(Wp,Ws,Rp,As) N=ceil((log10((10^(Rp/10)-1)/(10^(As/10)-1)))/(2*log10(Wp/Ws))) fprintf(\n Butterworth Filter Order=%2.0f\n,N) OmegaC=Wp/((10^(Rp/10)-1)^(1/(2*N))) [b,a]=u_buttap(N,OmegaC) ②、非归一化Butterworth模拟低通滤波器设计函数： function [b,a]=u_buttap(N,Omegac); [z,p,k]=buttap(N); p=p*Omegac; k=k*Omegac^N; B=real(poly(z)); b=k*B; a=real(poly(p)); ③、利用脉冲响应不变法从模拟到数字滤波器变换函数： function [b,a]=imp_invr(c,d,T) [R,p,k]=residue(c,d); p=exp(p*T); [b,a]=residuez(R,p,k); b=real(b); a=real(a); ④、频率响应函数freqz的修正： function [db,mag,pha,w]=freqz_m(b,a); [H,w]=freqz(b,a,1000,whole); H=(H(1:501)); w=(w(1:501)); mag=abs(H); db=20*log10((mag+eps)/max(mag)); pha=angle(H); 本实验程序如下： wp=0.2*pi;ws=0.3*pi;Rp=1;As=15;T=1; OmegaP=wp/T;OmegaS=ws/T; [cs,ds]=afd_butt(OmegaP,OmegaS,Rp,As); [b,a]=imp_invr(cs,ds,T) [db,mag,pha,w]=freqz_m(b,a); subplot(2,1,1);plot(w/pi,mag); title(digital filter Magnitude Response) axis([0,1,0,1.1]) subplot(2,1,2);plot(w/pi,db); title(digital filter Magnitude in DB) axis([0,1,-40,5]); 结果： N1 = 5.8858 N = 6 Butterworth Filter Order= 6 OmegaC = 0.7032 b = 0.0000 0.0006 0.0101 0.0161 0.0041 0.0001 a = 1.0000 -3.3635 5.0684 -4.2759 2.1066 -0.5706 0.0661 本实验波形图如下： （2）用双线性变换法设计切比雪夫数字滤波器。 本实验所需M文件如下： 非归一化切比雪夫I型模拟低通滤波器原型设计： function [b,a]=u_chb1ap(N,Rp,Omegac); [z,p,k]=cheb1ap(N,Rp); a=real(poly(p)); aNn=a(N+1); p=p*Omegac; a=real(poly(p)); aNu=a(N+1); k=k*aNu/aNn; B=real(poly(z)); b=k*B; 本实验程序如下： wp=0.2*pi;ws=0.3*pi;Rp=1;