实验三 IIR数滤波器的设计(实验报告)2010.doc

《数字信号处理》实验报告 学院 信息工程学院 专业 电子信息工程 班级 电子1012 姓名 周宇 学号 2010820075 时间 2012.11.28 实验三 IIR数字滤波器的设计 一、实验目的 1、掌握双线性变换BLT法和脉冲响应不变IMP法设计IIR－ DF的具体设计原理及方法，熟悉用双线性变换和脉冲响应不变法设计低通LP，高通HP，带通BP的IIR－DF的计算机编程。 2、观察双线性变换法BLT和脉冲响应不变法IMP设计的滤波器的频域特性，了解双线性变换法BLT和脉冲响应不变法的特点。 3、熟悉巴特沃思BW，切比雪夫CB-I或II和椭圆Elliptic滤波器的频域特性。 二、实验内容 1、CB－HPDF的设计。 参数：fc=0.3kHz， δ ＝0.8dB，fr＝0.2kHz，At＝20dB，T＝1ms，设计CBI型HPDF，观察其通带衰耗和阻带衰减是否满足要求。（fs＝1kHz，对应2pi，fo＝fs/2） 程序如上 图：CBI型HPDF的幅频及相频特性 2、fc=0.2kHz， δ ＝1.0dB，fr＝0.3kHz，At＝25dB，T＝1ms，分别用脉冲响应不变法和BLT法设计BW型LPDF，观察其幅频曲线，记录带宽和衰减量，检查是否满足要求。比较两种方法的优缺点。（提示：impinvar法时，fc，fr不用预畸变，而用BLT法时要先获得畸变后的fc，fr，才可以代入butter的函数。畸变公式Wc＝2/T*tan(wc/2)。） 程序如上 图：BW型LPDF的两种变换方法的幅频特性 3、BLT法设计BW、CBI和Ellip三种类的数字低通LPDF。 fc=1.2kHz， δ ＝0.5dB，fr＝2kHz，At＝40dB，fs＝8kHz（T＝0.125ms）观察其幅频曲线，检查是否满足要求。 程序如上 图：BLT变换方法的BW型LPDF的幅频特性 程序如上 图：BLT变换方法的CB-I型LPDF的幅频特性 程序如上 图：BLT变换方法的CB-II型LPDF的幅频特性 程序如上 图：BLT变换方法的Ellip椭圆型LPDF的幅频特性 4、脉冲响应不变IMP法和BLT:设计BW型带通数字滤波器BPDF： fs=30kHz， 其等效模拟滤波器指标：δ 3dB,通带：2～3kHz（fc1＝2kHz fc2＝3kHz）。 阻带：fr16kHz时衰减At＝5dB；fr21.5kHz时衰减At＝20dB以上。 程序如上 图 IMP法设计BW型带通数字滤波器BPDF幅频图 程序如上 图 BLT法设计BW型带通数字滤波器BPDF幅频图 5、用BLT法设计CBI型带阻数字滤波器-BSDF 采样频率fs=10kHz， 其滤波器指标：阻带1～2kHz（fr1＝1kHz ；fr2＝2kHz），衰减At＝18 dB以上，而当fc23kHz时以及fc10.5kHz,都能满足波纹δ 3dB. 程序如上 图 BLT法设计CB-I型带阻数字滤波器BSDF幅频图 三、回答思考题内容 1、 双线性变换法中 Ω和ω之间的关系是非线性的，在实验中你注意到这种非线性关系了吗？从上面哪几种数字滤波器的幅频特性曲线中可以观察到这种非线性关系特征？ 2、能否利用关系S＝1/T(lnZ)直接变换系统函数来完成脉冲响应不变法，从而实现数字滤波器设计？为什么？ 3、预先简略绘出各题幅频特性草图。