数字信号处理课程设计报告.doc

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1、课程设计报告课程名称数字信号处理课程设计系别：工程技术系专业班级：电信1001学号：1009271011姓名：杨发成课程题目：IIR数字滤波器的设计完成日期：2013-5-23指导老师：杨亚东2013年5月23日课程设计目的(1)要求掌握IIR数字滤波器的设计原理、设计方法和设计步骤；(2)能根据给定的滤波器指标进行滤波器设计；(3)掌握数字巴特沃斯滤波器、数字切比雪夫滤波器的设计原理和步骤；课程设计要求（1）简述IIR滤波器的特点及条件；（2）简述IIR滤波器的设计步骤和等波纹最佳逼近法的设计思想；（3）解释吉布斯效应，比较各种典型窗函数的性能特点；（4）完成以上设

2、计实验，并对结果进行分析和解释；（5）用窗函数法设计信号产生函数中的高通滤波器，其他参数不变，重新编写信号产生函数，并与前面程序的运行结果做比较；（6）打印程序清单和要求画出的信号波形；（7）写出本次课程设计的收获和体会。课程设计注意事项（1）在实验室正确使用计算机及其所需软件。（2）严格遵守实验室使用规则。（3）上课专心完成作业，不做与学习无关的事。（4）认真听取老师的意见，积极配合老师。（5）和同组同学团结一致，互相帮助，合理分配任务，努力完成设计任务。课程设计内容编制Matlab程序，完成以下功能，调用给定信号产生函数mstg产生由三路抑制载波调幅信号相加构成的

3、复合信号st，通过观察st的幅频特性曲线，分别确定可以分离st中三路抑制载波单频调幅信号的三个滤波器（低通滤波器、带通滤波器、高通滤波器）的通带截止频率和阻带截止频率。完成相应滤波器设计，将st中三路调幅信号分离出来。课程设计简要操作步骤由模拟低通滤波器到数字低通滤波器的转换，其基本的设计过程如下：（1）将数字滤波器的技术指标转换为模拟滤波器的技术指标；（2）设计模拟滤波器G(S)；（3）将G(S)转换成数字滤波器H(Z)；在低通滤波器的设计基础上，可以得到数字高通、带通、带阻滤波器的设计流程如下：（1）给定数字滤波器的设计要求（高通、带阻、带通）；（2）转换为模拟（

4、高通、带阻、带通）滤波器的技术指标；（3）转换为模拟低通滤波器的指标；（4）设计得到满足第三步要求的低通滤波器传递函数；（5）通过频率转换得到模拟（高通、带阻、带通）滤波器；（6）变换为数字（高通、带阻、带通）滤波器。课程设计心得体会通过这几个实验，对设计数字滤波器的整个过程有了很好的掌握。其中对双线性变换法，巴特沃斯设计模拟滤波器的运用，也更加清楚了。通过对数字带通滤波器的设计，熟悉了MATLAB的运行环境，初步掌握了MATLAB语言在数字信号处理中一些基本库函数的调用和编写基本程序等应用；熟悉了滤波器设计的一般原理，对滤波器有了一个感性的认识；学会了数字高通滤波器

5、设计的一般步骤；加深了对滤波器设计中产生误差的原因以及双线性变换法优缺点的理解和认识。总之，使理论联系了实际，巩固并深化了对课本基本知识的认识和理解，使理论得以升华。课程设计评语及成绩评语成绩指导教师（签名）年月日一IIR数字滤波器设计方法IIR数字滤波器是一种离散时间系统，其系统函数为（式2-1）假设M≤N，当M＞N时,系统函数可以看作一个IIR的子系统和一个(M-N)的FIR子系统的级联。IIR数字滤波器的设计实际上是求解滤波器的系数和，它是数学上的一种逼近问题，即在规定意义上（通常采用最小均方误差准则）去逼近系统的特性。如果在S平面上去逼近，就得到模拟滤波器；如

6、果在z平面上去逼近，就得到数字滤波器。第一节IIR数字滤波器的设计步骤IIR数字滤波器的设计一般有两种方法：一个是借助模拟滤波器的设计方法进行。其设计步骤是，先设计模拟滤波器，再按照某种方法转换成数字滤波器。这种方法比较容易一些，因为模拟滤波器的设计方法已经非常成熟，不仅有完整的设计公式，还有完善的图表供查阅；另外一种直接在频率或者时域内进行，由于需要解联立方程，设计时需要计算机做辅助设计。其设计步骤是：先设计过渡模拟滤波器得到系统函数，然后将按某种方法转换成数字滤波器的系统函数。这是因为模拟滤波器的设计方法已经很成熟，不仅有完整设计公式，还有完善的图表和曲线供查阅；

7、另外，还有一些典型的优良滤波器类型可供我们使用。为了保证转换后的稳定且满足技术指标要求，对转换关系提出两点要求:(1)因果稳定的模拟滤波器转换成数字滤波器，仍是因果稳定的。(2)数字滤波器的频率相应模仿模拟滤波器的频响特性，s平面的虚轴映射为z平面的单位圆，相应的频率之间呈线性关系。利用模拟滤波器成熟的理论设计IIR数字滤波器的过程是：(1)确定数字低通滤波器的技术指标：通带边界频率、通带最大衰减、阻带截止频率、阻带最小衰减。(2)将数字低通滤波器的技术指标转换成相应的模拟低通滤波器的技术指标。(3)按照模拟低通滤波器的技术指标设计过渡模拟低通滤波器