课程设计---基于双线性变换法的iir数字低通滤波器设计_精品.doc

课程设计 题目：基于双线性变换法的IIR数字低通滤波器设计 姓 名： 院 系： 电气信息工程学院 专业班级： 电子信息工程11-02 学 号： 541101030206 指导教师： 成 绩： 时间： 20 年 6 月 日至 20 年 6 月 日 11级 2班 学号541101030206姓名 冯慧琦 主要内容、基本要求、主要参考资料等： 主要内容： 首先依据给定的性能指标，采用双线性变换法设计IIR数字低通滤波器；然后利用MATLAB软件的wavread函数读取 .wav格式的语音信号，并利用所设计的滤波器对音频信号进行滤波处理，画出滤波前后信号的时域波形及频谱；最后回放语音信号，分析滤波前后的语音变化。基本要求： 1、滤波器技术指标为： fp=3000Hz; Ap=2dB; fs=4000Hz; As=45dB 2、采用双线性变换法设计IIR数字低通滤波器； 3、掌握利用wavread函数读取 .wav格式语音信号的方法； 4、对语音信号进行滤波，并画出滤波前后信号的时域波形及频谱； 5、回放语音信号，分析滤波前后的语音变化。 主要参考资料： 1、从玉良.数字信号处理原理及其MATLAB实现[M].北京：电子工业出版社.2009.7 2、胡广书.数字根据IIR滤波器的特点，在MATLAB坏境下用双线性变换法设计IIR利用MATLAB设计滤波器，可以随时对比设计要求和滤波器特性调整参数，直观简便，极大的减轻了工作量，有利于滤波器设计的最优化。 关键词：数字滤波器 ，MATLAB ，IIR 1 2.系统总体设计方案 2 2.1设计原理与步骤 2 2.1.1设计原理 2 2.2设计方案 3 2.3设计步骤 7 2.3.1设计步骤 7 2.3.2程序流程框图 2.3.3运行结果及分析 8 结论与展望 11 参考文献 12 附录 13  1.概述 数字滤波器对信号滤波的方法是：用数字计算机对数字信号进行处理，处理就是按照预先编制的程序进行计算。数字滤波器的原理如图所示，它的核心是数字信号处理器。 如果采用通用的计算机，随时编写程序就能进行信号处理的工作，但处理的速度较慢。如果采用专用的计算机芯片，它是按运算方法制成的集成电路，连接信号就能进行处理工作，处理的速度飞快，但功能不易更改。如果采用可编程的计算机芯片，那么，装入什么程序机器就能具有什么功能。这种可编程芯片的优点很多，是现代电子产品的首选。如果是对模拟信号进行处理，则需要添加模数转换器和数模转换器。 数字滤波器是按照程序计算信号，达到滤波的目的。通过对数字滤波器的存储器编写程序，就可以实现各种滤波功能。对数字滤波器来说，增加功能就是增加程序，不用增加元件，不受元件误差的影响，对低频信号的处理也不用增加芯片的体积。用数字滤波方法可以摆脱模拟滤波器被元件限制的困扰。 数字滤波器一词出现在60年代中期。由于电子计算机技术和大规模集成电路的发展，数字滤波器已可用计算机软件实现，也可用大规模集成数字硬件实时实现。 数字滤波器是一个离散时间系统（按预定的算法，将输入离散时间信号(对应数字频率)转换为所要求的输出离散时间信号的特定功能装置）。应用数字滤波器处理模拟信号（对应模拟频率）时，首先须对输入模拟信号进行限带、抽样和模数转换。数字滤波器输入信号的数字频率（2π*f/fs,f为模拟信号的频率，fs为采样频率，注意区别于模拟频率),按照奈奎斯特抽样定理，要使抽样信号的频谱不产生重叠，应小于折叠频率（ws/2=π)，其频率响应具有以2π为间隔的周期重复特性，且以折叠频率即ω=π点对称。为得到模拟信号，数字滤波器处理的输出数字信号须经数模转换、平滑。数字滤波器具有高精度、高可靠性、可程控改变特性或复用、便于集成等优点。数字滤波器在语言信号处理、图像信号处理、医学生物信号处理以及其他应用领域都得到了广泛应用。 数字滤波器有低通、高通、带通、带阻和全通等类型。它可以是时不变的或时变的、因果的或非因果的、线性的或非线性的。应用最广的是线性、时不变数字滤波器，以及f.i.r滤波器。 2.系统总体设计方案 2.1设计原理与步骤 2.1.1设计原理 滤波器的种类很多，从功能上可分为低通、高通、带通和带阻滤波器，每一种又有模拟滤波器和数字滤波器两种形式。如果滤波器的输人和输出都是离散时间信号，则该滤波器的冲击响应也必然是离散的，这种滤波器称之为数字滤波器。数字滤波器是一种用来过滤时间离散信号的数字系统，通过对抽样数据进行数学处理来达到频域滤波的