数字信号处理课程设计报告

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1、目录一、课程设计的目的…………………………………………………………………………………….1二、数字滤波器的设计步骤………………………………………………………………………….22.2、IIR数字滤波器与FIR数字滤波器的区别………………….2三、IIR数字滤波器………………………………………………………………………………………..23.1、IIR数字滤波器的特点23.1.2、IIR数字滤波器采用递归型结构33.1.3、借助成熟的模拟滤波器的成果33.1.4、需加相位校准网络33.2、用双线性法设计IIR数字滤波器33.3、巴特沃斯低通滤波器的设计43.4、巴特沃斯高通滤波器的设计43

2、.4.1、巴特沃斯高通滤波器各参数图形43.4.2、巴特沃斯高通滤波器滤波效果图5四、FIR数字滤波器……………………………………………………………………………………….54.1、FIR滤波器的特点54.2、窗函数法设计FIR数字滤波器5五、程序实例源码………………………………………………………………………………………..7六、问题分析………………………………………………………………………………………………12七、心得体会………………………………………………………………………………………………13八、参考文献………………………………………………………………………………………………1

3、313一、课程设计的目的数字滤波是数字信号分析中最重要的组成部分之一，与模拟滤波相比，它具有精度和稳定性高、系统函数容易改变、灵活性强、便于大规模集成和可实现多维滤波等优点。在信号的过滤、检测和参数的估计等方面，经典数字滤波器是使用最广泛的一种线性系统。本次课程设计是通过对常用数字滤波器的设计和实现，掌握数字信号处理的工作原理及设计方法；熟悉用双线性变换法设计IIR数字滤波器和用窗函数法设计FIR数字滤波器的原理与方法，掌握利用数字滤波器对信号进行滤波的方法，掌握数字滤波器的计算机仿真方法，并能够对设计结果加以分析。二、数字滤波器的设计步骤2.1、不论是IIR滤波器还是FIR滤波器

4、的设计都包括三个步骤：(1)按照实际任务的要求，确定滤波器的性能指标。(2)用一个因果、稳定的离散线性时不变系统的系统函数去逼近这一性能指标。根据不同的要求可以用IIR系统函数，也可以用FIR系统函数去逼近。(3)利用有限精度算法实现系统函数，包括结构选择，字长选择等。2.2、IIR数字滤波器与FIR数字滤波器的区别2.2.1、单位响应　　IIR数字滤波器单位响应为无限脉冲序列，而FIR数字滤波器单位响应为有限的；　　FIR滤波器，也就是“非递归滤波器”，没有引入反馈。这种滤波器的脉冲响应是有限的。2.2.2、幅频特性　　IIR数字滤波器幅频特性精度很高，不是线性相位的，可以应用于

5、对相位信息不敏感的音频信号上；FIR数字滤波器的幅频特性精度较之于IIR数字滤波器低，但是线性相位，就是不同频率分量的信号经过fir滤波器后他们的时间差不变，这是很好的性质。132.2.3、实时信号处理FIR数字滤波器是有限的单位响应也有利于对数字信号的处理，便于编程，用于计算的时延也小，这对实时的信号处理很重要。三、IIR数字滤波器3.1、IIR数字滤波器的特点IIR滤波器有以下几个特点：3.1.1、封闭函数　　IIR数字滤波器的系统函数可以写成封闭函数的形式。3.1.2、IIR数字滤波器采用递归型结构　　IIR数字滤波器采用递归型结构，即结构上带有反馈环路。IIR滤波器运算结构

6、通常由延时、乘以系数和相加等基本运算组成，可以组合成直接型、正准型、级联型、并联型四种结构形式，都具有反馈回路。由于运算中的舍入处理，使误差不断累积，有时会产生微弱的寄生振荡。3.1.3、借助成熟的模拟滤波器的成果　　IIR数字滤波器在设计上可以借助成熟的模拟滤波器的成果，如巴特沃斯、契比雪夫和椭圆滤波器等，有现成的设计数据或图表可查，其设计工作量比较小，对计算工具的要求不高。在设计一个IIR数字滤波器时，我们根据指标先写出模拟滤波器的公式，然后通过一定的变换，将模拟滤波器的公式转换成数字滤波器的公式。3.1.4、需加相位校准网络　　IIR数字滤波器的相位特性不好控制，对相位要求较

7、高时，需加相位校准网络。3.2、用双线性法设计IIR数字滤波器脉冲响应不变法的主要缺点是产生频率响应的混叠失真。这是因为从S平面到Ｚ平面是多值的映射关系所造成的。为了克服这一缺点，可以采用非线性频率压缩方法，将整个频率轴上的频率范围压缩到-π/T～π/T之间，再用z=esT转换到Z平面上。也就是说，第一步先将整个S平面压缩映射13到S1平面的-π/T～π/T一条横带里；第二步再通过标准变换关系z=es1T将此横带变换到整个Z平面上去。这样就使S平面与Z平面建立了一一对