IIR滤波器设计实验IIR滤波器设计实验.doc

数字信号处理实验报告 实验三：IIR滤波器设计实验 班 级： 姓 名： 学 号： 一、实验目的 1.学习模拟－数字变换滤波器的设计方法 2.掌握双线性变换滤波器的设计方法 3.掌握实现数字滤波的具体方法。 二、实验要求 1. 用双线性变换法设计一个巴特沃斯低通IIR数字滤波器。设计指标参数为：在通带内频率低于0.2π时，最大衰减小于1dB；在阻带内[0.3π, π]频率区间上，最小衰减大于15dB. 2.0.02π为采样间隔，打印出数字滤波器在频率区间[0, π/2]上的频率响应特性曲线。 3. 用所设计的滤波器对实际心电图信号采样序列进行仿真滤波处理，观察总结滤波作用与效果 附：心电图采样序列x(n) 人体心电图信号在测量过程中往往受到工业高频干扰，所以必须经过低通滤波处理后，才能作为判断心脏功能的有用信息。下面给出一实际心电图信号采样序列样本x(n),其中存在高频干扰。在实验中以x(n)作为输入序列，滤除其中的干扰成分。 {x(n)}={-4,-2,0,-4,-6,-4,-2,-4,-6,-6,-4,-4,-6,-6,-2,6,12,8,0,-16,-38,-60,-84,-90,-66,-32,-4,-2,-4,8,12,12,10,6,6,6,4,0,0,0,0,0,-2,-4,0,0,0,-2,-2,0,0,-2,-2,-2,-2,0} 三、实验设备 计算机、Matlab软件 四、实验程序 1、先设计模拟滤波器，再转化数字滤波器 ，程序为： wp=0.2*pi; ws=0.3*pi; Rp=1; Rs=15; Ts=0.02*pi; Fs=1/Ts; wp1=2/Ts*tan(wp/2);%将模拟指标转变成数字指标 ws1=2/Ts*tan(ws/2); [N,Wn]=buttord(wp1,ws1,Rp,Rs,s); %选择滤波器的最小阶数 [Z,P,K]=buttap(N);%创建butterworth模拟滤波器 [Bap,Aap]=zp2tf(Z,P,K); [b,a]=lp2lp(Bap,Aap,Wn); [bz,az]=bilinear(b,a,Fs);%用双线性变换法实现模拟滤波器到数字滤波器的转换 [H,W]=freqz(bz,az,50);%绘制频率响应曲线 L=length(W)/2+1; figure(1),plot(W(1:L)/pi,abs(H(1:L))),grid,xlabel(角频率(\pi)),ylabel(频率响应幅度); x=[-4,-2,0,-4,-6,-4,-2,-4,-6,-6,-4,-4,-6,-6,-2,6,12,8,0,-16,-38,... -60,-84,-90,-66,-32,-4,-2,-4,8,12,12,10,6,6,6,4,0,0,0,0,0,-2,... -4,0,0,0,-2,-2,0,0,-2,-2,-2,-2,0]; y=filter(bz,az,x); %滤波 figure(2), subplot(2,1,1),plot(x),title(原始信号); subplot(2,1,2),plot(y),title(滤波后信号); 实验结果图 2、直接设计数字滤波器，程序为： wp=0.2*pi; ws=0.3*pi; Rp=1; Rs=15; Ts=0.02*pi; Fs=1/Ts; wp1=0.2; %归一化指标 ws1=0.3; [N,Wn]=buttord(wp1,ws1,Rp,Rs); %选择滤波器的最小阶数 [bz,az]=butter(N,Wn); [H,W]=freqz(bz,az);%绘制频率响应曲线 figure(1),plot(W*Fs/(2*pi),abs(H)),grid,xlabel(频率／Hz),ylabel(频率响应幅度); x=[-4,-2,0,-4,-6,-4,-2,-4,-6,-6,-4,-4,-6,-6,-2,6,12,8,0,-16,-38,... -60,-84,-90,-66,-32,-4,-2,-4,8,12,12,10,6,6,6,4,0,0,0,0,0,-2,... -4,0,0,0,-2,-2,0,0,-2,-2,-2,-2,0]; y=filter(bz,az,x); %滤波 figure(2), subplot(2,1