大学毕设论文__基于matlab的iir数字滤波器的课程设计.doc

基于MATLAB的IIR数字滤波器的课程设计 学院：信息工程学院 专业：通信工程 班级：2014164班 学号：201416416 姓名:李瑞鹏 指导老师:陈黎霞摘要 语音信号是我们日常生活中最常见的一种信号，模拟信号是自变量的连续函数，自变量可以是一维的，也可以是二维或多维的。大多数情况下一维模拟信号的自变量是时间，经过时间上的离散化（采样）和幅度上的离散化（量化），这类模拟信号便成为一维数字信号。因此，数字信号实际上是数字序列表示的信号，语音信号经采样和量化后，得到的数字信号是一个一维离散时间序列。本课程设计主要使用Matlab软件进行一个数字带通IIR滤波器的设计，使之可以对加噪的语音信号进行滤波去噪处理。文中主要介绍了利用双线性变换法设计切比雪夫Ⅰ型带通数字滤波器的实现方法，并对所设计IIR带通滤波器滤波结果进行信号谱对比和分析，并与预计的仿真结果进行比较说明。 关键词：Matlab ；IIR滤波器 目录 前言 1 1 滤波器原理综述 2 1.1滤波器的定义 2 1.2滤波器的分类 2 1.3滤波器的原理与设计 3 2 IIR数字滤波器设计原理 5 2.1 IIR数字滤波器简介 5 2.2 IIR数字滤波器的主要技术指标 5 2.3 IIR数字滤波器的设计过程 6 3 IIR数字带通滤波器设计与仿真结果分析 7 3.1滤波器参数设置 8 3.2程序设计流程框图 9 3.3仿真与结果分析 9 总结 13 参考文献 13 附录 14  前言 滤波技术是信号分析、处理技术的重要分支 。无论是信号的获取、传输，还是信号的处理 和交换都离不开滤波技术，它对信号安全可靠和有效灵活地传输是至关重要的。随着信息时代和数字世界的到来, 数字信号处理已成为当今一门极其重要的学科和技术领域。目前数字信号处理在通信、语音、图像、自动控制、雷达、军事、航空航天、医疗和家用电器等众多领域得到了广泛的应用，在所有的电子系统和各类控制系统中，数字滤波器的优劣直接决定产品的优劣。 数字滤波器(DF,Digital Filter), 根据其单位冲激响应函数的时域特性可分为两类: 无限冲激响应 IIR(Infinite Impulse Response)滤波器和有限冲激响应 FIR(Finite Impulse Response)滤波器。与 FIR 滤波器相比,IIR 的实现采用的是递归结构, 极点须在单位圆内, 在相同设计指标下, 实现 IIR滤波器的阶次较低, 即所用的存储单元少, 从而经济效率高，在不要求严格线性相位的情况下，IIR滤波器 的应用相当广泛。而且与模拟滤波器相比，数字滤波器除了具有数字信号处理的固有优点外，还有灵活性强、稳定性好、滤波精度高等优点。 MATLAB 是英文 MATrix LABoratory(矩阵实验室)的缩写。 它是美国的 MathWorks 公司推出的一套用于科学计算和图形处理可视化、高性能语言与软件环境。它的信号处理工具箱包含了各种经典的和现代的数字信号处理技术, 是一个非常优秀 的算法研究与辅助设计的工具。在设计数字滤波器时, 通常采用 MATLAB来进行辅助设计和仿真。 本文以 MATLAB R2013a为设计平台进行 IIR 数字带通滤波器的设计, 并加以仿真。 滤波器原理综述 滤波器（Filter）是指减少或消除谐波对电力系统影响的电气部件。是一种用来消除干扰杂讯的器件，将输入或输出经过过滤而得到纯净的直流电。对特定频率的频点或该频点以外的频率进行有效滤除的电路，就是滤波器，其功能就是得到一个特定频率或消除一个特定频率。 1.2滤波器的分类 1.按信号处理的类型分，滤波器分为模拟滤波器和数字滤波器。模拟滤波器由电阻，电容电感等原器件构成；而数字滤波器则可由数字电路实现或软件实现。 2.按脉冲响应来分类，数字滤波器分为IIR和FIR，即无限冲激响应滤波器和有限冲激响应滤波器；其中IIR网络中有反馈回路，FIR网络中没有反馈回路。 3.按所通过信号的频段来分类，滤波器分为为低通、高通、带通和带阻滤波器四种 低通滤波器：它允许信号中的低频或直流分量通过，抑制高频分量或干扰和噪声。 高通滤波器：它允许信号中的高频分量通过，抑制低频或直流分量。 带通滤波器：它允许一定频段的信号通过，抑制低于或高于该频段的信号、干扰和噪声。 带阻滤波器：它抑制一定频段内的信号，允许该频段以外的信号通过。 图1.1为通过频段划分的四种滤波器的简略图： 图1.1 由通过信号的频段划分的四种滤波器 4.按所采用的元器件来分类，模拟滤波器分为无源和有源滤波器两种 无源滤波器：仅由无源元件(R、L 和C)组成的滤波器，它是利用电容和电感元件的电抗随频率