[原创]数字信号处理实验报告14-15-1

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1、《数字信号处理》实验报告专业信工程学号121307122姓名刘伟实验一数字滤波器的结构一、实验目的(1)加深对数字滤波器分类与结构的了解；(2)明确数字滤波器的基木结构及其相互间的转换方法；(3)常握用MATLAB进行数字滤波器各种结构相互间转换的子函数及程序编写方法。二、实验原理一个离散LSI系统可用系统函数来表示；H(亠丫⑵=5"忆=“+吋'+Z?2Z_+・・・+如2”X⑵一1+養才'1+计+。2宀…+占*=0也可用差分方程来表示：NM歹(町+&汀(斤-£)=□/(〃-加)k=〃】=()当务至少有一个不为0时，则在有限Z平面上存在极点，表示一个II

2、R数字滤波器；当色全都为0时，系统不存在极点，表示一个FIR系统。IIR数字滤波器的基本结构分为直接I型、直接II型、级联型和并联型。FIR数字滤波器的基木结构分为横截型、级联型、并联型、、线性相位型和频率抽样型。三、实验仪器微型计算机、MATLAB四、实验内容(1)已知一个IIR系统的系统函数为…、0.1-0.4厂+0.4厂一0.1严H(z)二；'7l+0.3z_1+0.55<2+0.2r3将其从直接型转换为级联型和并联型结构，并画出各种结构的流程图。(2)已知一个FTR系统的系统函数为H（z）=0.2+0.885厂+0.212厂+0.212严+0.8

3、85z将其从横截型转换为级联型结构，并画出各种结构的流程图。五、实验程序六、试验结果分析实验二用冲激响应不变法设计IIR数字滤波器一、实验目的(1)加深对冲激响应不变法设计IIR数字滤波器的基木原理的理解；(2)常握用冲激响应不变法设计数字低通、带通滤波器的设计；(3)了解MATLAB冇关冲激响应不变法的常用子函数。二、实验原理1.设计思想是将系统从s平面到z平面的一种映射方法，使数字滤波器的单位冲激响应序列/?(«)模仿模拟滤波器的单位冲激响应心(町，其变换关系式为z=esTo2.设计步骤((1)确定数字滤波器的性能指标：通带临界频率几、阻带临界频率通

4、带内的最大衰减£；阻带内的最小衰减人；(2)确定和应的数字角频率叫严2吋，，y=2比；(3)将数字滤波器的数字指标转换为模拟滤波器的指标Q=^；(4)根据。〃和G,计算模拟低通原型滤波器的阶数N,并求得低通原型的传递函数Ha(s)；(5)用冲激响应不变法将模拟滤波器转换为数字滤波器//(z)；(6)分析滤波器特性，检查其指标是否满足要求。三、实验仪器微型计算机、MATLAB四、实验内容采用冲激响应不变法设计一个巴特沃斯数字低通滤波器，要求：通带截止频率叫=0.25兀,QpidB，阻带截止频率0=04兀,匕=15dB,滤波器的采样频率人=2000Hz,并I

5、師出滤波器的幅频响应曲线和相频响应曲线以及零极点图。五、实验程序六、试验结果分析七、思考题该方法在设计数使用冲激响应不变法设计HR数字滤波器时，有哪些缺点?字滤波器时，有何限制？小'实验三用双线性变换法设计IIR数字滤波器实验目的(1)加深对双线性变换法设计FIR数字滤波器的基本原理的理解;(2)掌握用双线性变换法设计数字低通、高通、带通滤波器的设计;(3)了解MATLAB有关双线性变换法设计的常用子函数。二、实验原理1.设计思想S平面与Z平面之间满足以下映射关系：上二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平而的单位圆内。

6、双线性变换不存在混叠问题。7双线性变换吋一种非线性变换Q=-rg(^/2),这种非线性引起的幅频特性畸变可通过预畸而得到校正。2.设计步骤(1)确定数字滤波器的性能指标：通带临界频率./；、阻带临界频率通带内的最大衰减舛;阻带内的最小衰减4；(2)确定相应的数字角频率cop=17ifp,o)s=2兀心(3)计算经过预畸的相应模拟低通原型的频率Q刍gQ/2)⑷根据乞和Q,计算模拟低通原型滤波器的阶数N,并求得低通原型的传递函数(5)用上面的双线性变换公式代入H's),求出所设计的传递函数H(z);(6)分析滤波器特性，检杳其指标是否满足要求。三、实验仪器微

7、型计算机、MATLAB四、实验内容(1)采用双线性变换法设计一个巴特沃斯数字低通滤波器，要求：通带截止频率叫=0.25兀,a产ldB,阻带截止频率©=().4龙,乞=15必，滤波器的采样频率Z=100/7z,并画出滤波器的幅频响应曲线和相频响应曲线以及零极点图。五、实验程序六、试验结果分析七、思考题会带来什么影响？如使用双线性变换法时,数字频率与模拟频率有何关系?何解决？、实验四用窗函数法设计FIR数字滤波器一、实验目的(1)加深对窗函数法设计FIR数字滤波器的基本原理的理解；(1)学习用MATLAB语言的窗函数法编写设计FIR数字滤波器的程序；(2)了

8、解MATLAB有关窗函数法设计的常用子函数。二、实验原理1.设计思想从时域从发，