基于双线性变换的iir数字高通滤波器设计ppt课件

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1、基于双线性变换的IIR数字高通滤波器设计信号与信息处理专业尹晓娜报告内容数字滤波器简介设计原理程序设计及验证分析一、数字滤波器简介1、数字滤波器的分类从功能划分：低通、高通、带通、带阻从实现的网络结构划分：无限脉冲响应（IIR）：有限脉冲响应（FIR）：是幅频特性，它表示信号通过该滤波器后各频率成分衰减情况，一般选频滤波器的技术要求由它给出。是相频特性，反映各频率成分通过滤波器后在时间上的延时情况，如果对输出波形有要求，就要考虑相频特性的技术指标2、数字滤波器的技术要求1、IIR数字滤波器的设计方法频率变换法：借助于模拟滤波器的设计直接设计法：直接在频域或时域上进行设计二、

2、IIR滤波器设计原理冲激响应不变法阶跃响应不变法双线性变换法：数字频率与模拟频率之间非线性，需要在设计之前进行预畸使数字滤波器在时域上模仿模拟滤波器，但主要缺点是会产生频率混叠，使数字滤波器的频响偏移模拟滤波器的频响，产生的原因是模拟低通的最高截止频率超过折叠频率Π/T,为此希望设计的滤波器是带限滤波器，例如：低通、带通2、数字化的方法3、双线性变换的原理双线性变换法的映射规则：变换公式：给出数字高通的技术要求得到模拟高通的技术要求得到模拟低通的技术要求设计出得到模拟高通转移函数最后得到数字高通转移函数4、数字高通滤波器设计步骤三、程序设计及验证分析1、Matlab程序代码

3、：function[C,B,A]=high(Fp,Fs,Ft,Rp,As)wp=2*pi*Fp/Ft;ws=2*pi*Fs/Ft;OmegaP=(2/T)*tan(wp/2);OmegaS=(2/T)*tan(ws/2);ep=sqrt(10^(Rp/10)-1);Ripple=sqrt(1/(1+ep*ep));Attn=1/(10^(As/20));normwp=1;normws=OmegaP/OmegaS;[N,wn]=buttord(normwp,normws,Rp,As,'s');[blp,alp]=butter(N,normwp,'s');[b,a]=bilin

4、ear(bhp,ahp,Ft);[C,B,A]=dir2cas(b,a);figure(1);freqz(b,a,128,Ft);2、举例设计一个Butter-Worth高通数字滤波器，通带边界频率为300Hz，阻带边界频率200Hz，通带波纹为1db，阻带衰减大于20db，采样频率为1000Hz。在Matlab窗口下执行命令：[C,B,A]=high(300,200,1000,1,20)频率响应分析：通频带内的频率响应曲线最大限度平坦，没有起伏，而在阻频带则逐渐下降为零这是巴特沃斯滤波器的特点，在频率大于300Hz时，相移较小，曲线近似一条直线，失真较小，超过这个范围，相

5、移较大，失真也较大幅频特性、相频特性3、验证对一个信号加噪声，然后用所设计的滤波器进行滤波。以下是程序代码：functionnoise[x，Fs，Nbits]=wavread('d:come.wav');sound(x，Fs);X=fft(x,1024);w=(0:511)/512*(Fs/2);Subplot(3，1，1);plot(w,abs(X(1:512)'));title(‘原始语音信号频谱');t=0:1/Fs:(size(x)-1)/Fs;x1=0.1*sin(2*pi*2000*t);x2=x1.';s=x2+x;wavwrite(s,Fs,'addnoi

6、se');S=fft(s,1024);f=(0:511)/512*(Fs/2);Subplot(3，1，2);plot(f,abs(S(1:512)'));title('含噪语音信号频谱');axis([0,12000,0,2]);[b,a]=high(3000,2500,Fs,3,25);sf=filter(b,a,s);wavwrite(sf,Fs,'filtnoise');SF=fft(sf,1024);f1=(0:511)/512*(Fs/2);Subplot(3，1，3);plot(f1,abs(SF(1:512)'));title('滤波后语音信号频谱');ax

7、is([0,12000,0,2]);原始语音信号含噪语音信号滤波后的语音信号分析：从验证中可以看出所设计的高通滤波器确实把低频率的噪声滤除掉了，但将滤波后的信号与原始信号相对比，发现滤波后的信号有些弱，原因是在滤波的时候，不仅把噪声滤除了，而且也把语音信号的低频率也滤掉了，所以信号有些弱了。谢谢倾听！