iir数字滤波器课程设计文库

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1、数字信号处理课程设计报告基于MATLAB的IIR数字滤波器设计专业班级：电信工程1302班学号：311308000626学生姓名：王海龙指导教师：王科平2016年7月摘要3一、课程设计任务及要求41•本次设计的目的42•本次设计的要求4二、课程设计原理41•脉冲响应不变法原理42.双向性变换法原理5三、HR数字滤波器设计内容51・总体方法分析52.脉冲相应不变法63.双线性变换法7四、IIR数字滤波器设计过程91•设计步骤92•程序流程框图113.MATLAB程序114.调试分析过程描述195.结果分析19五、结论22六、参考文献23在当今社会，数字信号处理技

2、术飞速发展，它不但自成一门学科，更是以不同的方式影响和渗透到其他学科的研究屮，它变得与我们的牛活联系越来越紧密，不断改变着我们的生产生活方式，因此受到人们越来越多的关注。数字滤波器是对数字信号实现滤波的线性时不变系统。数字滤波实质上是一种运算过程，实现对信号的运算处理。输入数字信号(数字序列)通过特定的运算转变为输出的数字序列。描述离散系统输出与输入关系的卷积和差分方程只是给数字信号滤波器提供运算规则，使其按照这个规则完成对输入数据的处理。时域离散系统的频域特性:Y(ejw)二X(ejw)H(ejw),其中玖严)、W)分别是数字滤波器的输出序列和输入序列的频域

3、特性(或称为频谱特性)，H(e“)是数字滤波器的单位取样响应的频谱，又称为数字滤波器的频域响应。数字滤波器是具有一定传输选择特性的数字信号处理装置，其输入、输出均为数字信号，实质上是一个由有限精度算法实现的线性时不变离散系统。IIR数字滤波器的特征是，具有无限持续时间冲激响应，需要用递归模型来实现，其差NN分方程为：y(n)=£°ix(n-i)+£biy(n-i)i=0/=1MN系统函数为：H(z)二(£/)rZr)/(l+£_Zk)r=0k=0设计IIR滤波器的任务就是寻求一个物理上可实现的系统函数H(z),使其频率响应H(z)满足所希望得到的频域指标。本次

4、课程设计分别用脉冲响应不变法、双向性变换法设计11R低通、高通、带通、带阻滤波器滤波器。并在MATLAB环境下实现了IIR数字滤波器的设计和仿真。其主要内容概括为：首先对滤波器的原理和设计进行了介绍；接着描述了HR数字滤波器的基木概念，其屮包括系统的描述、系统的传递函数、系统的模型；接着简单介绍MATLAB,并对数字滤波器在MATLAB环境下如何实现进行了介绍；重点描述了11R数字滤波器的设计过程，最后对11R滤波器进行仿真。关键词：数字滤波器频域特:性脉冲响应双向性变换法MATLAB课程设计任务及要求1•本次设计的目的1)学会MATLAB的使用，掌握MATL

5、AB的程序设计方法；2)掌握数字信号处理的基本概念、基本理论和基本方法；3)掌握MATLAB设计11R滤波器；4)学会用MATLAB对信号进行分析和处理。1•本次设计的要求1)分别用脉冲响应不变法、双向性变换法设计IIR低通、高通、带通、带阻滤波器滤波器；2)分别画出其幅频特性、相频特性图；3)IIR滤波器的各项指标：①低通：通带截止频率wc=2nsradk/2,阻带截止频率为8兀KHZ,通带衰减pR小于3dB,阻带衰减大于15dB,采样频率20000Hz;②高通：通带截止频率为2.5KHZ,通带衰减不大于2dB,阻带上限截止频率为1.5KHZ,阻带衰减不小于

6、15dB;③带通：屮心频率为3p0=0.5H，通带截止频率3pl=0.4H,3p2=0・6Ji;通带最大衰减ap=3dB;阻带最小衰减as=15dB;阻带截止频率3s2=0.7兀;④带阻：抽样频率为10KHZ,在・2dB衰减处边带频率是1.5KHZ,4KHZ,在-13dB处边带频率为2KHZ和3KHZ。二、课程设计原理1・脉冲响应不变法原理脉冲响应不变法是实现模拟滤波器数字化的一种直观而常用的方法，它特别适合于对滤波器的时域特性有一定要求的场合。脉冲响应不变法是从滤波器的脉冲响应岀发，使数字滤波器的单位脉冲响应序列h(n)模仿模拟滤波器的冲击响应ha(t),使

7、h(n)正好等于ha(t)的采样值，BPh(n)=ha(nT)T为采样周期。如以Ha(s)及H(z)分别表示ha(t)的拉氏变换及h(n)的z变换,即Ha(s)=L[ha(t)]H(z)=Z[h(n)]则根据采样序列z变换与模拟信号拉氏变换的关系，可知：采用脉冲响应不变法将模拟滤波器变换为数字滤波器时，它所完成的S平面到Z平面的变换，正是以前讨论的拉氏变换到Z变换的标准变换关系，即首先对Ha(s)作周期延拓，然后再经过z=c的映射关系映射到Z平面上。脉冲响应不变法映射关系见图2。2•双向性变换法：脉冲响应不变法的主要缺点是频谱交叠产生的混淆，这是从S平面到Z平

8、面的标准变换7二e的多值对应关系导致的