某实验：用双线性变换法设计IIR数字的滤波器.doc

实用标准文案 精彩文档 实验三：用双线性变换法设计IIR数字滤波器 （设计性 4学时） 一.实验目的： (1）熟悉用双线性变换法设计IIR数字滤波器的原理与方法。 (2）掌握数字滤波器的计算机仿真方法。 (3）通过观察对实际心电图信号的滤波作用，获得数字滤波的感性知识。 二.实验内容及步骤:(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0.2pi时,最大衰减小于1dB;在阻带内[0.3pi , pi] 频率区间上，,最小衰减大于15dB； (2) 以 0.02pi为采样间隔，打印出数字滤波器在频率区间[ 0, 0.5pi]上的幅频响应特性曲线； (3) 用所设计的滤波器对实际心电图信号采样序列(在本实验后面给出)进行仿真滤波处理，并分别打印出滤波前后的心电图波形图，观察总结滤波作用与效果。 （4）采用不同阶数的Butterworth 低通滤波器，比较滤波效果。 三.实验步骤： （1）复习有关巴特沃斯模拟滤波器设计和用双线性变换法设计IIR数字滤波器的内容，按照教材例6.4.2，用双线性变换法设计数字滤波器系统函数H（z）。 方法一：教材例6.4.2种已求出满足本实验要求的数字滤波器系统函数： 方法二：根据设计指标，调用MATLAB信号处理工具箱函数buttord和butter，也可得到H（z）。 （2）编写滤波器仿真程序，计算H(z)对心电图信号采样序列x(n)的相应序列y(n)。 （3）在通过计算机上运行仿真滤波程序，并调用通用绘图子程序，完成实验内容（2）和（3）。 本实验要用的MATLAB绘图函数参阅教材。 四.,思考题: 用双线性变换法设计数字滤波器过程中,变换公式： s=中T的取值,对设计结果有无影响? 为什么? 五.实验报告要求（1）简述实验目的及原理； （2）由所打印的特性曲线及设计过程简述双线性变换法的特点； （3）对比滤波前后的心电图信号波形,说明数字滤波器的滤波过程与滤波作用； (4) 简要回答思考题. 六:心电图信号采样序列 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式本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} 参考程序： 一； T=1;Fs=1/T; wpz=0.2;wsz=0.3; wp=2*tan(wpz*pi/2);ws=2*tan(wsz*pi/2);rp=1;rs=15; [N,wc]=buttord(wp,ws,rp,rs,s); [B,A]=butter(N,wc,s); fk=0:1/512:1;wk=2*pi*fk; Hk=freqs(B,A,wk); subplot(2,2,1); plot(fk,20*log10(abs(Hk)));grid on; xlabel(\omega/\pi);ylabel(幅度(dB)); axis([0,1,-100,5]);title((b)); [N,wc]=buttord(wpz,wsz,rp,rs); [Bz,Az]=butter(N,wc); wk=0:pi/512:pi; Hz=freqz(Bz,Az,wk); subplot(2,2,4); plot(wk/pi,20*log10(abs(Hz)));grid on; xlabel(\omega/\pi);ylabel(幅度(dB)); axis([0,1,-100,5]);title((b)); 二； 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]; subplot(2,2,1); n=0:55; stem(n,x,.); xlabel(n); ylabel(x(n)); title(x(n)的脉冲响应); A=0.09036; b1=[