课程设计---利用fdatool设计iir数字滤波器

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1、电子电路CAD及仿真技术专题训练说明书题目：利用FDATool设计IIR数字滤波器系部：专业：班级：学生姓名:学号:指导教师:2012年05月24日电子电路CAD及仿真技术专题训练说明书目录目录21实训任务与要求12实训方法与内容12.1.数字滤波器简介12.1.1IIR滤波器的基本结构12.1.2数字滤波器的设计22.2FDATooL简介22.3利用FDATool设计IIR数字滤波器32.3.1FDATooL程序界面32.3.2滤波器各项指标的设置42.3.3滤波器的幅频响应42.3.4滤波器的相频响应52.3.5滤波器的脉冲相应52.

2、3.6滤波器的零极点分布62.3.7滤波器系数62.3.8滤波器的系统函数73结论74参考文献89电子电路CAD及仿真技术专题训练说明书1实训任务与要求（1）利用FDATool设计IIR数字滤波器。（2）输出内容包括滤波器指标、幅频响应、相频响应、脉冲响应、零极点分布、系数，写出相应的系统函数。（3）通过实验加深对数字滤波器各项指标的理解。2实训方法与内容2.1.数字滤波器简介作为线形时不变系统的数字滤波器可以用系统函数来表示，而实现一个系统函数表达式所表示的系统可以用两种方法：一种方法是采用计算机软件实现；另一种方法是用加法器、乘法器、

3、和延迟器等元件设计出专用的数字硬件系统，即硬件实现。不论软件实现还是硬件实现，在滤波器设计过程中，由同一系统函数可以构成很多不同的运算结构。对于无限精度的系数和变量，不同结构可能是等效的，与其输入和输出特性无关；但是在系数和变量精度是有限的情况下，不同运算结构的性能就有很大的差异。2.1.1IIR滤波器的基本结构一个数字滤波器可以用系统函数表示为：(2-1)由这样的系统函数可以得到表示系统输入与输出关系的常系数线形差分程为：(2-2)可见数字滤波器的功能就是把输入序列x(n)通过一定的运算变换成输出序列y(n)。不同的运算处理方法决定了滤

4、波器实现结构的不同。无限冲激响应滤波器的单位抽样响应h(n)是无限长的，其差分方程如(2-2)式所示，是递归式的，即结构上存在着输出信号到输入信号的反馈，其系统函数具有(2-1)式的形式，因此在z平面的有限区间(0<︱z︱<∞)有极点存在。前面已经说明，对于一个给定的线形时不变系统的系统函数，有着各种不同的等效差分方程或网络结构。由于乘法是一种耗时运算，而每个延迟单元都要有一个存储寄存器，因此采用最少常熟乘法器和最少延迟支路的网络结构是通常的选择，以便提高运算速度和减少存储器。然而，当需要考虑有限寄存器长度的影响时，往往也采用并非最少乘法

5、器和延迟单元的结构。IIR滤波器实现的基本结构有：9电子电路CAD及仿真技术专题训练说明书(1)IIR滤波器的直接型结构(2)IIR滤波器的级联型结构；(3)IIR滤波器的并联型结构。a、直接型b、并联型c、串联型2.1.2数字滤波器的设计数字滤波器根据其冲激响应函数的时域特性，可分为两种，即无限长冲激响应(IIR)滤波器和有限长冲激响应(FIR)滤波器。IIR滤波器的特征是，具有无限持续时间冲激响应。这种滤波器一般需要用递归模型来实现，因而有时也称之为递归滤波器。FIR滤波器的冲激响应只能延续一定时间，在工程实际中可以采用递归的方式实现

6、，也可以采用非递归的方式实现。数字滤波器的设计方法有多种，如双线性变换法、窗函数设计法、插值逼近法和Chebyshev逼近法等等。随着MATLAB软件尤其是MATLAB的信号处理工作箱的不断完善，不仅数字滤波器的计算机辅助设计有了可能，而且还可以使设计达到最优。本次试验中利用分析设计工具箱FDATOOL设计IIR数字滤波器2.2FDATooL简介FDATool（FilterDesign&AnalysisTool）是MATLAB信号处理工具箱里专用的滤波器设计分析工具，MATLAB6.0以上的版本还专门增加了滤波器设计工具箱（FilterD

7、esignToolbox）。FDATool可以设计几乎所有的基本的常规滤波器，包括FIR和IIR的各种设计方法。它操作简单，方便灵活。FDATooL(FilterDesign&AnalysisTool)是MATLAB信号处理工具箱里专用的滤波器设计分析工具，MATLAB6.0以上的版本还专门增加了滤波器设计工具箱(Filter9电子电路CAD及仿真技术专题训练说明书DesignToolbox)。FDATooL可以设计几乎所有的常规滤波器，包括FIR和IIR的各种设计方法[3]。它操作简单，方便灵活。FDATooL界面总共分两大部分，一部分

8、是DesignFilter，在界面的下半部，用来设置滤波器的设计参数；另一部分则是特性区，在界面的上半部分，用来显示滤波器的各种特性。DesignFilter部分主要分为:FilterType