基于matlab的iir数字滤波器的课程设计大学论文.doc

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1、基于MATLAB的IIR数字滤波器的课程设计学院：信息工程学院专业：通信工程班级：2014164班学号：201416416姓名:李瑞鹏指导老师:陈黎霞摘要语音信号是我们日常生活中最常见的一种信号，模拟信号是自变量的连续函数，自变量可以是一维的，也可以是二维或多维的。大多数情况下一维模拟信号的自变量是时间，经过时间上的离散化（采样）和幅度上的离散化（量化），这类模拟信号便成为一维数字信号。因此，数字信号实际上是数字序列表示的信号，语音信号经采样和量化后，得到的数字信号是一个一维离散时间序列。本课程设计主要使用Matlab软件进行一个数字带通IIR滤波器的设计，使之可以对加噪的语音信号进行滤波去噪

2、处理。文中主要介绍了利用双线性变换法设计切比雪夫Ⅰ型带通数字滤波器的实现方法，并对所设计IIR带通滤波器滤波结果进行信号谱对比和分析，并与预计的仿真结果进行比较说明。关键词：Matlab；IIR滤波器；切比雪夫Ⅰ；双线性变换目录前言11滤波器原理综述21.1滤波器的定义21.2滤波器的分类21.3滤波器的原理与设计32IIR数字滤波器设计原理52.1IIR数字滤波器简介52.2IIR数字滤波器的主要技术指标52.3IIR数字滤波器的设计过程63IIR数字带通滤波器设计与仿真结果分析73.1滤波器参数设置83.2程序设计流程框图93.3仿真与结果分析9总结13参考文献13附录14前言滤波技术是信

3、号分析、处理技术的重要分支。无论是信号的获取、传输，还是信号的处理和交换都离不开滤波技术，它对信号安全可靠和有效灵活地传输是至关重要的。随着信息时代和数字世界的到来,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。目前数字信号处理在通信、语音、图像、自动控制、雷达、军事、航空航天、医疗和家用电器等众多领域得到了广泛的应用，在所有的电子系统和各类控制系统中，数字滤波器的优劣直接决定产品的优劣。数字滤波器(DF,DigitalFilter),根据其单位冲激响应函数的时域特性可分为两类:无限冲激响应IIR(InfiniteImpulseResponse)滤波器和有限冲激响应FIR(FiniteI

4、mpulseResponse)滤波器。与FIR滤波器相比,IIR的实现采用的是递归结构,极点须在单位圆内,在相同设计指标下,实现IIR滤波器的阶次较低,即所用的存储单元少,从而经济效率高，在不要求严格线性相位的情况下，IIR滤波器的应用相当广泛。而且与模拟滤波器相比，数字滤波器除了具有数字信号处理的固有优点外，还有灵活性强、稳定性好、滤波精度高等优点。MATLAB是英文MATrixLABoratory(矩阵实验室)的缩写。它是美国的MathWorks公司推出的一套用于科学计算和图形处理可视化、高性能语言与软件环境。它的信号处理工具箱包含了各种经典的和现代的数字信号处理技术,是一个非常优秀的算法

5、研究与辅助设计的工具。在设计数字滤波器时,通常采用MATLAB来进行辅助设计和仿真。本文以MATLABR2013a为设计平台进行IIR数字带通滤波器的设计,并加以仿真。15滤波器原理综述1.1滤波器的定义滤波器（Filter）是指减少或消除谐波对电力系统影响的电气部件。是一种用来消除干扰杂讯的器件，将输入或输出经过过滤而得到纯净的直流电。对特定频率的频点或该频点以外的频率进行有效滤除的电路，就是滤波器，其功能就是得到一个特定频率或消除一个特定频率。1.2滤波器的分类1.按信号处理的类型分，滤波器分为模拟滤波器和数字滤波器。模拟滤波器由电阻，电容电感等原器件构成；而数字滤波器则可由数字电路实现或

6、软件实现。2.按脉冲响应来分类，数字滤波器分为IIR和FIR，即无限冲激响应滤波器和有限冲激响应滤波器；其中IIR网络中有反馈回路，FIR网络中没有反馈回路。3.按所通过信号的频段来分类，滤波器分为为低通、高通、带通和带阻滤波器四种低通滤波器：它允许信号中的低频或直流分量通过，抑制高频分量或干扰和噪声。高通滤波器：它允许信号中的高频分量通过，抑制低频或直流分量。带通滤波器：它允许一定频段的信号通过，抑制低于或高于该频段的信号、干扰和噪声。带阻滤波器：它抑制一定频段内的信号，允许该频段以外的信号通过。图1.1为通过频段划分的四种滤波器的简略图：图1.1由通过信号的频段划分的四种滤波器154.按所

7、采用的元器件来分类，模拟滤波器分为无源和有源滤波器两种无源滤波器：仅由无源元件(R、L和C)组成的滤波器，它是利用电容和电感元件的电抗随频率的变化而变化的原理构成的。这类滤波器的优点是：电路比较简单，不需要直流电源供电，可靠性高；缺点是：通带内的信号有能量损耗，负载效应比较明显，使用电感元件时容易引起电磁感应，当电感L较大时滤波器的体积和重量都比较大，在低频域不适用。有源滤波器：由无源元件(一般用