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1、9--湖南工学院课程设计说明书课程名称:基于matlab的IIR数字滤波器设计专业名称:电子信息工程技术班级:电信0802姓名:涂俊华学号:08400230247指导老师:张松华时间:2010年4月28日9--前言所谓数字滤波器,是指输入、输出都是日均为数字信号,通过数值运算处理改变输入信号所含频率成分的相对比例,或者是滤除某些频率成分的数字器件或程序。因此,数字滤波器的概念的模拟滤波相同,只是信号的形式和实现滤波方法不同,正因为数字滤波通过数字运算实现滤波,所以数字滤波处理精度高,稳定、体积小,重量轻、灵活、不存在
2、阻抗匹配问题,可以实现模拟滤波器无法实现的特殊功能。如果要处理的是模拟信号,可通过A/DC和D/AC,在信号形式上进行匹配转换,同样可以使用数字滤波器对模拟信号进行滤波。IIR滤波器设计方法有间接和直接法,间接法是借助于模拟滤波器的设计方法进行的。其设计步骤是:先设计过渡模拟滤波器得到系统函数(s),然后将(s)按某种方法转换成数字滤波器的系统函数H(z).这是因为模拟滤波器的设计方法已经很成熟,不仅有完整的设计公式,还有完善的图表和曲线供查阅;另外,还有一些典型的优良滤波器类型可供我们使用。直接法直接在频域或者时域
3、中设计数字滤波器,由于要解联立方程,设计时需要计算机辅助设计。本设计说明书只简要介绍IIR滤波器的间接设计方法。为此,我们本说明书主要介绍IIR数字滤波器的传统设计思想与步骤,及其计算机辅助设计方法,以巴特沃斯滤波器为例。9--目录第1章:课程设计任务书··················1.1、设计目的及要求·················1.2、课程设计基本要求……………………第2章:设计要求和技术指标·············2.1、技术指标……………………………2.2、设计要求……………………………第3章:
4、设计过程···············3.1、理论计算………………3.2、计算机辅助设计……………第4章:总结···························第5章:参考文献························9--第1章.课程设计任务书一、设计目的及要求:熟练运用书中所学的理论知识和实验技能,把Matlab强大的仿真、运算、绘图功能,应用到在专业中去,使学生既掌握MATLAB软件,又能解决在学习专业中遇到的难题,通过化抽象为具体,更好的掌握专业知识和技能。通过本次课程设计,达到熟练运用MATLAB
5、,更深层次理解数字滤波器,使各门学科融会贯通。为以后从事电子电路设计、研制电子产品打下基础。二、课程设计的基本要求:1、掌握MATLAB的基本操作。定义数组、在编辑窗口中编辑M文件、调用库函数、绘图等。分析实验结果、写出设计总结报告。2、掌握数字滤波器的原理和特性,培养一定的自学、独立分析问题的能力和解决问题的能力。包括:学会自己分析解决问题的方;对设计中遇到的问题,能通过独立思考、查询工具书和参考文献来寻找解决方案,能对实验结果独立地进行分析,进而做出恰当的评价。3、通过严格的科学训练和设计实践,学会用计算机来辅助
6、来解决的问题,同时也达到融会贯通作用,树立严肃认真、一丝不苟、实事求是的科学作风,并逐步建立正确的生产观、经济观和全局观。第2章.设计要求和技术指标技术要求和技术指标:设计通带截止频率=5kHz,通带最大衰减=2dB,阻带截止频率9--=12kHz,阻带最小衰减=30dB,按照以上技术指标设计巴特沃斯低通滤波器。并绘制出幅频波形,第3章.巴特沃斯低通滤波器的设计3.1理论计算:在不借助计算机的情况下,低通巴特沃斯滤波器的设计步骤如下:(1)根据技术指标、、和,用公式求出滤波器的阶数N。确定阶数N:=2.4,=41.3
7、223=4.25,取N=5(2)按照公式,求出归一化极点,再将代入公式,得到归一化低通型系统函数。也可以根据阶数N直接查表得到和。求极点:,,,故极点为:,,归一化的低通原型系统为式中,=1.0000,=3.2361,=5.2361,=5.2361,=5.2361将其分母因式公解后为:将。去归一化。将p=s/代入,得到实际的滤波器系统函数9--,这里为3dB截止频率。(1)先求3dB截止频率将代入公式得:=krad/s此时算出的比题目中给出的小,因此,过渡带小于指标要求.或者说,在=212krad/时衰减大于30dB
8、,说明阻带指标有富作量.将代入中,得到:3.2计算机辅助设计:由以上分析可得:单独依靠人工计算,代公式,查资料其运算量均比较大,现在用MATLAB编程的方法实现,调用MATLAB信号处理工具箱函数buttord和butter。在MATLAB命令窗中键入edit,建立M文件,其内容为:wp=2*pi*5000;ws=2*pi*12000;Rp=2