实验六 IIR数字滤波器设计及应用

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1、本科学生实验报告学号**********************姓名****************学院物电学院专业、班级***************实验课程名称数字信号分析与处理教师及职称***************开课学期2015至2016学年上学期填报时间2016年5月12日云南师范大学教务处编印一、验设计方案实验序号实验六实验名称IIR数字滤波器设计及应用实验时间2016/5/12实验室同析楼三栋313实验室1．实验目的加深理解IIR数字滤波器的特性，掌握IIR数字滤波器的设计原理与设计方法，以及IIR数字滤波器的应用。2．实验原理、实验流程或装置示意图【例2.3.1】设计一

2、个数字滤波器，要求在0~0.2（rad）内衰耗不大于3dB，在0.6~（rad）内衰耗不小于60dB。[解]若模拟低通滤波器原型采用巴特沃思滤波器：[N,Wc]=buttord(0.2,0.6,3,60);[b,a]=butter(N,Wc);reqz(b,a);axis([0,1,-120,0]);设计结果如图2.3.1所示。可见IIR是数字滤波器相位为非线性。图2.3.1Buttertworth低通滤波器【例2.3.2】设计一个数字带通滤波器，要求在100~200Hz通带内纹波不大于3dB，通带两边各50Hz外是阻带，衰耗不小于40dB。抽样频率为1000Hz。[解]Wp=[1002

3、00]/500;Ws=[100-50200+50]/500;Rp=3;Rs=40;[N,Wn]=cheb1ord(Wp,Ws,Rp,Rs);[b,a]=cheby1(N,Rp,Wn);freqz(b,a,512,1000);title('chebyshevTypeIBandpassFilter');axis([0,500,-80,0]);设计结果如图2.3.2所示。图2.3.2ChebysheyI型滤波器3．实验设备及材料计算机，MATLAB软件4．实验方法步骤及注意事项注意事项：（1）在使用MATLAB时应注意中英输入法的切换，在中文输入法输入程序时得到的程序是错误的；（2）MATLA

4、B中两个信号相乘表示为x.*u,中间有个‘.’，同样两个信号相除也是如此；（3）使用MATLAB编写程序时，应新建一个m文件，而不是直接在Comandante窗口下编写程序；（4）在使用ＭＡＴＬＡＢ编程时，应该养成良好的编写习惯。5．实验数据处理方法图像法、比较法6．参考文献《信号分析与处理》《MATLAB数值计算与方法》二、报告1．实验现象与结果实验内容第一题（1）实验程序代码k=0:100;x=cos(pi*k/4)+cos(2*pi*k/3)+1;[n,wc]=buttord(1/4,2/3,0.7,20);[b,a]=butter(n,wc,'low');freqz(b,a);滤

5、波器阶数n=3,wc=0.4316；系统函数实验运行结果图如6.1所示图6.1第一题（1）滤波器的幅度响应和相位响应第一题（2）实验程序代码k=0:100;x=cos(pi*k/4)+cos(2*pi*k/3)+1;[n,wc]=buttord(2/3,1/4,0.7,20)[b,a]=butter(n,wc,'high')freqz(b,a);滤波器阶数n=3,wc=0.4633；系统函数实验运行结果图如6.2所示图6.2第一题（2）滤波器的幅度响应和相位响应第一题（3）实验程序代码k=0:100;x=cos(pi*k/4)+cos(2*pi*k/3)+1;[n,wc]=buttord

6、([0.20.3],[0.10.4],0.7,20)[b,a]=butter(n,wc,'bandpass')freqz(b,a);滤波器阶数n=4;wc=0.17970.3302;系统函数实验运行结果图如6.3所示图6.3第一题（3）滤波器的幅度响应和相位响应第一题（4）实验程序代码k=0:100;x=cos(pi*k/4)+cos(2*pi*k/3)+1;[n,wc]=buttord([0.10.4],[0.20.3],0.7,20)[b,a]=butter(n,wc,'stop')freqz(b,a);滤波器阶数n=4;wc=0.17070.3453;系统函数实验运行结果图如6.4

7、所示图6.4第一题（4）滤波器的幅度响应和相位响应第二题（1）脉冲响应不变法设计巴特沃斯型滤波器程序Wp=[0.30.6];Ws=[0.20.72];Ap=1;As=42;Fs=1;wp=Wp*Fs;ws=Ws*Fs;[N,Wc]=buttord(wp,ws,Ap,As);[b,a]=butter(N,Wc,'bandpass');[d,f]=impinvar(b,a,Fs);title('ButterworthBandpassFi