基于MATLAB+CUIIIR滤波器软件设计.docVIP

《射频电路》课程设计 题目： 基于MATLAB GUI的滤波器软件设计 系 部 电子信息工程学院 学科门类 工 学 专 业 电子信息工程 学 号 姓 名 2012年XX月XX日 摘　　要 面对庞杂繁多的原始信号，如何提取所需信号、抑制不需要的信号这就需要使用滤波器。滤波器的作用主要是选择所需频带的信号内容而抑制不需要的其他频带的信号内容。数字滤波器因其精度高、可靠性好、灵活性大等优点, 在语音信号处理、信号频谱估计、信号去噪、无线通信中的数字变频以及图像处理等工程实际应用中都很广泛。根据其冲击响应函数的时域特性可将数字滤波器分为IIR（有限长冲击响应）和FIR（无限长冲击响应），在这里我只设计了IIR数字滤波器。作为强大的计算软件， MATLAB提供了编写图形用户界面的功能。所谓图形用户界面, 简称为GUI， 是由各种图形对象,，如图形窗口菜单按钮、文本框等构建的用户界面。 MATALB 可以创建图形用户界面GUI ( Graphical User Interface) ,它是用户和计算机之间交流的工具。MATLAB 将所有GUI 支持的用户控件都集成在这个环境中并提供界面外观、属性和行为响应方式的设置方法,随着版本的提高,这种能力还会不断加强。而且具有强大的绘图功能,可以轻松的获得更高质量的曲线图。 关键词：MATLAB GUI IIR 滤波器 引　　言 IIR数字滤波器的最通用的方法是借助于模拟滤波器的设计方法。模拟滤波器设计已经有了相当成熟的技术和方法，有完整的设计公式，还有比较完整的图表可以查询，因此设计数字滤波器可以充分利用这些丰富的资源来进行。MATALB 可以创建图形用户界面GUI ( Graphical User Interface) ,它是用户和计算机之间交流的工具。MATLAB 将所有GUI 支持的用户控件都集成在这个环境中并提供界面外观、属性和行为响应方式的设置方法,随着版本的提高,这种能力还会不断加强。而且具有强大的绘图功能,可以轻松的获得更高质量的曲线图。 一　设计任务 1.1　设计目的 1. 巩固所学习过的关于数字信号处理的滤波器的设计 2. 学习使用MATLAB GUI设计工具应用平面 1.2　设计要求 1. 要有人机交互界面。 2. 能够选择巴特沃斯(Butterworth)、切比雪夫Ⅰ(ChebysheveⅠ)滤波器、切比雪夫Ⅱ(ChebysheveⅡ)滤波器、椭圆(Ellipse)滤波器。 3. 在下拉菜单Filter Type中选择滤波器类型，能够选择Low pass、High pass、Band pass、Band stop四种类型。 4. 在下拉菜单Display Type中选择图形显示类型，能够选择Linear、Logarithmic两种类型。 5. 在设计滤波器阶数时，可选择自定义阶数和利用最小阶数设计滤波器，并显示最小阶数。 6. 在参数输入中，可输入抽样频率Fs、滤波器通带临界频率（Fp1、Fp2）、滤波器阻带临界频率（Fst1、Fst2）、通带内的最大衰减Rp、通带内的最小衰减Rs。 7. 设计的滤波器的幅频响应和相频响应显示在界面中。 8. 当用户选择（或输入）滤波器的参数时，点击Run按钮能够及时显示设计好的滤波器的幅度和相位响应图。 9. 点击quit按钮能够退出GUI界面。 二　滤波器设计原理 2.1　IIR数字滤波器设计原理 滤波器的设计质上是寻找一个既能物理实现，又能满足给定频率特性指标要求的系统传输函数。IIR滤波器一般采用递归型的结构，系统的输入与输出服从N阶差分方程： 相应的传输函数为： 设计IIR数字滤波器就是要确定传输函数中的系数、或零极点增益、、A，使滤波器的频率特性满足给定的性能指标要求。设计原理主要包括两个方面：一是根据设计指标，先设计出相应的模拟滤波器再通过脉冲响应不变法或双线性变换法转换成对应的数字滤波器；二是选择一种优准则，如最小均方准则，再在该准则下求出滤波器传输函数的系数。根据设计理论，在MATLAB环境下设计IIR数字滤波器主要有四种方法：一是典型设计法；二是完全设计法；三是最优设计法；四是工具设计法。由于完全设计法程序简单，我们在这里利用完全设计法设计滤波器。 2.2　IIR数字滤波器设计思想 IIR滤波器设计思想是：利用已有的模拟滤波器设计理论，首先根据设计指标设计一个合适的模拟滤波器，然后再通过脉冲响应不变法或双线性变换法，完成从模拟到数字的变换。常用的模拟滤波器有巴特沃斯(Butterworth)滤波器、切比雪夫(Chebysheve) 滤波器、椭圆(Ellipse)滤波器，这