数字切比雪夫滤波器的设计.doc

第 PAGE 14页 共 NUMPAGES 23页 电气工程学院《课程设计》任务书 课程名称： 数字信号处理课程设计 基层教学单位：仪器科学与工程系 指导教师： 王娜 学号 学生姓名 （专业）班级 设计题目 21切比雪夫滤波器设计 设 计 技 术 参 数 采样频率100Hz，低频、中频、高频信号频率分别为5Hz、15Hz、30Hz 设 计 要 求 产生一个连续信号，包含低频，中频，高频分量，对其进行采样，进行频谱分析。设计低通，高通，带通滤波器对信号进行滤波处理，观察滤波后信号的频谱。 分析该类型滤波器与其他类型低通滤波器（如Butterworth）优势及特点。 参 考 资 料 数字信号处理方面资料 MATLAB方面资料 周次 前半周 后半周 应 完 成 内 容 收集消化资料、学习MATLAB软件，进行相关参数计算 编写仿真程序、调试 指导教 师签字 基层教学单位主任签字 说明：1、此表一式四份，系、指导教师、学生各一份，报送院教务科一份。 2、学生那份任务书要求装订到课程设计报告前面。 电气工程学院 教务科 摘要 随着信息和数字时代的到来，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。在现代通信系统中，由于信号中经常混有各种复杂成分，因此很多信号的处理都是基于滤波器而进行的。所以，数字滤波器在数字信号处理中起着举足轻重的作用。 数字滤波器是数字信号处理的重要工具之一，它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出某些频率成分的数字器件或程序，而数字滤波器处理精度高、体积小、稳定、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功能。故本课题使用MATLAB信号处理箱和运用切比雪夫法设计数字滤波器。 数字滤波器是具有一定传输选择特性的数字信号处理装置,其输入、输出均为数字信号,实质上是一个由有限精度算法实现的线性时不变离散系统。它的基本工作原理是利用离散系统特性对系统输入信号进行加工和变换,改变输入序列的频谱或信号波形,让有用频率的信号分量通过,抑制无用的信号分量输出。数字滤波器和模拟滤波器有着相同的滤波概念,根据其频率响应特性可分为低通、高通、带通、带阻等类型,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,还有滤波精度高(与系统字长有关)、稳定性好(仅运行在0与l两个电平状态)、灵活性强等优点。 第一 信号处理设计原理 4 1.1 MATLAB介绍4 1.2 数字滤波器的介绍 4 1.3 滤波器的分类 5 1.4 数字滤波器的设计方法5 1.5 切比雪夫滤波器简介5 1.6 模拟低通滤波器 6 第二 用MATLAB设计切比低通雪夫滤波器7 2.1 MATLAB相关函数7 2.2 数字高通滤波器的设计7 2.3 数字带通滤波器的设计8 2.4 双线性变换 9 第三 切比雪夫数字滤波器的设计过程及程序,仿真11 3.1 切比雪夫型低通数字滤波器11 3.2 切比雪夫型高通数字滤波器14 3.3 切比雪夫型带通数字滤波器17 第四 总结 20 第五 设计结果及分析21 5.1滤波器与其他类型低通滤波器优势及特点22 5.2心得体22 第六 参考文献23 1信号处理设计原理 1.1MATLAB介绍 MATLAB是由美国mathworks公司发布的主要面对科学计算、可视化以及交互式程序设计的高科技计算环境。它将数值分析、矩阵计算、科学数据可视化以及非线性动态系统的建模和仿真等诸多强大功能集成在一个易于使用的视窗环境中，为科学研究、工程设计以及必须进行有效数值计算的众多科学领域提供了一种全面的解决方案，并在很大程度上摆脱了传统非交互式程序设计语言（如C、Fortran）的编辑模式，代表了当今国际科学计算软件的先进水平。　 　　 MATLAB和Mathematica、Maple并称为三大数学软件。它在数学类科技应用软件中在数值计算方面首屈一指。MATLAB可以进行矩阵运算、绘制函数和数据、实现算法、创建用户界面、连接其他编程语言的程序等，主要应用于工程计算、控制设计、信号处理与通讯、图像处理、信号检测、金融建模设计与分析等领域。 　　 MATLAB的基本数据单位是矩阵，它的指令表达式与数学、工程中常用的形式十分相似，故用MATLAB来解算问题要比用C，FORTRAN等语言完成相同的事情简捷得多，并且MATLAB也吸收了像Maple等软件的优点，使MATLAB成为一个强大的数学软