iir高通滤波器的设计大学论文.doc

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1、武汉理工大学《信号分析与处理》课程设计说明书课程设计任务书学生姓名：专业班级：电信1404指导教师：工作单位：信息工程学院题目：IIR高通滤波器的设计初始条件：具备数字信号处理的理论知识；具备Matlab编程能力；熟悉高通滤波器的设计原理；提供编程所需要的计算机一台要求完成的主要任务：（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）1、设计阻带截止频率为200Hz的IIR数字高通滤波器2、独立编写程序实现3、完成符合学校要求的设计说明书时间安排：一周，其中3天程序设计，2天程序调试指导教师签名：年月日系主任（或责任教师

2、）签名：年月日武汉理工大学《信号分析与处理》课程设计说明书摘要此报告重点介绍了用双线性不变法设计IIR数字滤波器的基本流程，比较了各种设计方法的优缺点，总结了模拟滤波器的性能特征。最后以双线性不变法设计了一个高通巴特沃斯IIR数字滤波器，介绍了设计步骤，然后在MATLAB环境下进行了仿真与调试，实现了设计目标。关键词：MATLAB；双线性不变法；IIR数字滤波器；巴特沃斯；高通武汉理工大学《信号分析与处理》课程设计说明书目录1.设计项目要求与说明22.系统设计22.1设计思路22.2设计方法对比22.3典型模拟滤波器比较32.4设

3、计步骤42.5解析计算43.仿真程序的设计与调试63.1数字域指标变换成模拟域指标63.2数字域频率进行预畸变63.3模拟滤波器的设计63.4模拟滤波器变成数字滤波器83.5理论计算数字滤波器的仿真104.仿真电路115.总结与体会12参考文献13附录一总程序1415武汉理工大学《信号分析与处理》课程设计说明书1．设计项目要求与说明课题要求设计一个IIR数字高通滤波器，采用MATLAB软件对其进行仿真与调试。本次课设我采用双线性变换法，以及巴特沃斯来实现，以下将先说明用双线性法设计IIR数字滤波器的原理，然后写出基于MATLAB的

4、软件设计流程。在对设计进行调试，分析实验数据。2．系统设计2.1设计思路IIR滤波器设计的主要方法是先设计低通模拟滤波器，然后转换为高通、带通或带阻数字滤波器。对于其他如高通，带通，则通过频率变换转换为设计相应的高通，带通等。在设计的全过程的各个步骤，MATLAB都提供相应的工具箱函数，使得IIR数字滤波器设计变得非常简单。总的来说，我的设计思路主要有以下两种：思路一：从归一化模拟低通原型出发，先在模拟域内经频率变换成为所需类型的模拟滤波器；然后进行双线性变换，由S域变换到Z域，而得到所需类型的数字滤波器，过程如图2-1所示。归一

5、化模拟低通原型数字高,带通或带阻模拟高,带通或带阻模拟域冲激响应不变法频率变换双线性变换法图2-1先频率变换再离散思路二：先进行双线性变换，将模拟低通原型滤波器变换成数字低通滤波器；然后在Z域内经数字频率变换为所需类型的数字滤波器。过程如图2-2所示。归一化模拟低通原型数字高,带通或带阻数字原型低通数字域双线性变换法频率变换图2-2先离散再频率变换以上两种思路都可以，我最后选择了第一种思路进行设计，即先在模拟域内经频率变换成为所需类型的模拟滤波器；然后进行双线性变换，由S域变换到Z域，而得到所需类型的数字滤波器。2.2设计方法对比

6、方案一：冲激响应不变法冲激相应不变法是从时域出发，要求数字滤波器的激响应h(n)对应于模拟滤波器ha(t)的等间隔抽样，h(n)=ha(nT)，其中T是抽样周期，因此时域逼近良好。15武汉理工大学《信号分析与处理》课程设计说明书优点：（1）h(n)完全模仿模拟滤波器的单位抽样响应时域逼近良好。（2）线性相位模拟滤波器转变为线性相位数字滤波器。缺点：（1）对时域的采样会造成频域的“混叠效应”，故有可能使所设计数字滤波器的频率响应与原来模拟滤波器的频率响应相差很大。（2）不能用来设计高通和带阻滤波器。只适用于限带的低通、带通滤波器。方

7、案二：双线性变换法双线性变换法是从频域出发，使DF的频率响应与AF的频率响应相似的一种变换法。直接使数字滤波器的频率响应，逼近模拟滤波器的频率响应,进而求得H(z)。优点：（1）避免了频率响应的混迭现象。（2）在特定AF和特定DF处，频率响应是严格相等的，它可以较准确地控制截止频率的位置。（3）它是一种简单的代数关系，设计十分方便。缺点：（1）除了零频率附近，与之间严重非线性，即线性相位模拟滤波器变为非线性相位数字滤波器。（2）要求模拟滤波器的幅频响应为分段常数型，不然会产生畸变。（3）对于分段常数型AF滤波器，经双线性变换后，仍

8、得到幅频特性为分段常数的DF.但在各个分段边缘的临界频率点产生畸变，这种频率的畸变，可通过频率预畸变加以校正。方案三：频率变换法设计思想：从归一化模拟低通原型出发，先在模拟域内经频率变换成为所需类型的模拟滤波器；然后进行双线性变换，由S域变换到Z域