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1、电气信息学院《信号与系统分析处理（基于Matlab）》实验报告武汉工程大学电气信息学院《信号与系统分析处理（基于Matlab）》实验报告[3]专业班级实验时间2010年11月26日学生学号实验地点学生姓名指导教师实验项目IIR滤波器的原理与模型设计实验类别设计实验实验学时3学时实验目的及要求1.熟悉Butterworth滤波器、Chebyshev滤波器的频率特性。2.掌握双线性变换法及脉冲响应不变法设计IIR数字滤波器的具体设计方法及其原理，熟悉用双线性变换法及脉冲响应不变法设计低通、高通和带通IIR数字滤波器的计算机编程。3.观察双线性变换及脉冲响应不
2、变法设计的滤波器的频域特性，了解双线性变换法及脉冲响应不变法的特点。成绩评定表类别评分标准分值得分合计上机表现按时出勤、遵守纪律认真完成各项实验内容30分报告质量程序代码规范、功能正确填写内容完整、体现收获70分说明：评阅教师：日期：2010年11月26日6电气信息学院《信号与系统分析处理（基于Matlab）》实验报告实验内容一、实验内容1.设采样频率fs=48KHz,用脉冲响应不变法和双线性变换法设计一个三阶巴特沃兹滤波器，其3dB边界频率为fc=20kHz。记录IIR滤波器的系统参数及对应的频谱图。2.使用Simulink工具包的滤波器设计工具设计上
3、述IIR滤波器，并建立仿真模型，分析仿真结果。3.根据第2步设计的IIR滤波器参数，使用基本运算单元实现对应的IIR滤波器结构图，并在上述仿真模型中进行仿真。二、实验方法与步骤(1)脉冲响应不变法用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激响应ha(t),让h(n)正好等于ha(t)的采样值，即h(n)=ha(nT)其中T为采样间隔，如果以Ha(S)及H(z)分别表示ha(t)的拉式变换及h(n)的Z变换，则(2)双线性变换法S平面与z平面之间满足以下映射关系：s平面的虚轴单值地映射于z平面的单位圆上，s平面的左半平面完全映射到z平面的单位
4、圆内。双线性变换不存在混叠问题。双线性变换时一种非线性变换，这种非线性引起的幅频特性畸变可通过预畸而得到校正。三、实验数据与结果分析1、设采样频率fs=48KHz,用脉冲响应不变法和双线性变换法设计一个三阶巴特沃兹滤波器，其3dB边界频率为fc=20kHz。记录IIR滤波器的系统参数及对应的频谱图。第一步用MATLAB程序实现如下：[B,A]=butter(3,2*pi*20000,'s');%巴特沃思滤波器%[b,a]=butter(n,Wn,‘s’)，n为滤波器的阶数，Wn%为边界频率，按s的降幂排列fs=48000;[num1,den1]=impi
5、nvar(B,A,fs);%脉冲响应不变法,4000为采样频率[h1,w]=freqz(num1,den1);%计算系统频率特性[B,A]=butter(3,2/0.00025,'s');%2/0.00025预畸变模拟滤波器边界频率[num2,den2]=bilinear(B,A,fs);%双线性法[h2,w]=freqz(num2,den2);f=w/pi*2000;plot(f,abs(h1),'-.',f,abs(h2),'-');grid;xlabel('频率/Hz');ylabel('幅值/dB');6电气信息学院《信号与系统分析处理（基于Ma
6、tlab）》实验报告2、使用Simulink工具包的滤波器设计工具设计上述IIR滤波器，并建立仿真模型，分析仿真结果。6电气信息学院《信号与系统分析处理（基于Matlab）》实验报告滤波器参数：*FilterStructure:Direct-FormIITransposed*FilterOrder:3*Stable:Yes*LinearPhase:NoconstintNL=11;constintNL=4;constreal64_TNUM[4]={0.5886751345948,1.766025403784,1.766025403784,0.5886751
7、345948};constintDL=4;constreal64_TDEN[4]={0.5886751345948,1.962990915245,1.4,0.3464101615138};仿真模型：对于butterworth滤波器，在通带内有较大的平坦幅度，整体单调下降，但这种平坦是以牺牲过渡带的抖度为代价的。6电气信息学院《信号与系统分析处理（基于Matlab）》实验报告3、根据第2步设计的IIR滤波器参数，使用基本运算单元实现对应的IIR滤波器结构图，并在上述仿真模型中进行仿真。使用基本运算单元实现的IIR滤波器结构图：仿真模型：6电气信息学院《信号
8、与系统分析处理（基于Matlab）》实验报告实验总结（说明：总结实验认识、过程、
