IIR数字滤波器的设计.doc

吉林建筑大学 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数字滤波器的设计 专业班级： 信工121 学生姓名： 乔、、、、 学 号： 100212125 指导教师： 李红 杨佳 设计时间： 2015.1.12－2015.1.16 摘要 数字滤波器，是指输入、输出均为数字信号，通过数值运算处理改变输入信号所含频率成分的相对比例，或者滤除某些频率成分的数字器件或程序。按照不同的分类方法，数字滤波器有许多种类，但总起来可以分成两大类： 经典滤波器和现代滤波器。经典数字滤波器从滤波特性上分类，可以分成低通、高通、带通和带阻等滤波器。数字滤波器从实现的网络结构或者从单位脉冲响应长度分类，可以分成无限长单位脉冲响应(IIR)滤波器和有限长单位脉冲响应(FIR)滤波器。 本次课程设计是IIR数字滤波器的设按脉冲响应不变法和双线性变换法两种方法转换成相应的数字滤波器的系统函数 脉冲响应不变法 双线性变换法 通过ⅡR数字滤波器的技术指标，先求模拟滤波器的技术指标，，利用MATLAB仿真软件进行仿真两种方法的的幅频特性曲线。 关键字：IIR数字滤波器 脉冲响应不变法 双线性变换法 MATLAB 目录 第1章 绪 论 1 1.1设计的作用、目的 1 1.2设计任务及要求 1 1.3设计内容 1 第2章 IIR数字低通波器的原理 2 2.1数字低通滤波器的设计原理 2 2.1.1 数字滤波器的基本概念 2 2.1.2数字滤波器的分类 2 2.1.3数字滤波器的技术指标 3 2.1.4 数字滤波器设计方法概述 5 2.2 采用方法的原理 6 2.2.1 低通巴特沃斯滤波器的设计原理 6 2.2.2用脉冲响应不变法设计巴特沃斯数字低通滤波器的原理 7 2.2.3 用双线性变换法设计巴特沃斯数字低通滤波器的原理 10 第3章 IIR数字滤波器仿真分析 13 3.1设计步骤 13 3.1.1利用模拟滤波器采用双线性变换法设计IIR数字低通滤波器的步骤： 13 3.1.2 计算过程 13 3.2数字低通滤波器MATLAB编程及幅频特性曲线 16 3.2.1MATLAB语言编程 16 3.2.2幅频特性曲线 17 3.3优缺点 18 3.3.1脉冲不变法 18 3.3.2双线性变换法 19 总结 20 参考文献 21 第1章 绪 论 1.1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。 1.2设计任务及要求 掌握双线性变换法及脉冲响应不变法设计IIR数字滤波器的原理、具体方法及计算机编程； 2.观察双线性变换法、脉冲响应不变法设计的滤波器的 3.用MATLAB画出种方法设计数字滤波器的幅频特性曲线，记录。 1.3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。 第2章 IIR数字低通波器的原理 2.1数字低通滤波器的设计原理 2.1.1 数字滤波器的基本概念 数字滤波器，是指输入、输出均为数字信号，通过数值运算处理改变输入信号所含频率成分的相对比例，或者滤除某些频率成分的数字器件或程序。因此，数字滤波的概念和模拟滤波相同，只是信号的形式和实现滤波方法不同。正因为数字滤波通过数值运算实现滤波，所以数字滤波器处理精度高、稳定、体积小、重量轻、灵活、不存在阻抗匹配问题，可以实现模拟滤波器无法实现的特殊滤波功能。如果要处理的是模拟信号，可通过A/DC和D/AC，在信号形式上进行匹配转换，同样可以使用数字滤波器对模拟信号进行滤波。 2.1.2数字滤波器的分类 按照不同的分类方法，数字滤波器有许多种类，但总起来可以分成两大类： 经典滤波器和现代滤波器。经典滤波器的特点是其输入信号中有用的频率成分和希望滤除的频率成分各占有不同的频带，通过一个合适的选频滤波器滤除干扰，得到纯净信号，达到滤波的目的。 但是，如果信号和干扰的频谱相互重叠，则经典滤波器不能有效地滤除干扰，最大限度地恢复信号，这时就需要现代滤波器，例如维纳滤波器、卡尔曼滤波器、自适应滤波器等最佳滤波器。现代滤波器是根据随机信号的一些统计特性，在某种最佳准则下，最大限度地抑制干扰，同时最大限度地恢复信号，从而达到最佳滤波的目