ppt基于MATLAB的IIR数字滤波器设计

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1、基于MATLAB的IIR数字滤波器设计研究作者：顾长春指导老师：黄静1.绪论研究背景和意义使用现状及其发展趋势MATLAB软件简介研究背景和意义在数字信号处理中，数字滤波是一个非常重要而且应用普遍的技术。数字滤波与模拟滤波相比，有精度高、可靠性高、灵活性好等突出特点，可以满足对幅度和相位的严格要求，还能降低开发费用，缩短研制到应用的时间，在很多领域逐步代替了传统的模拟信号系统。IIR数字滤波器相对于FIR数字滤波器有能以较小阶数实现较好频率响应的优点，并且这类滤波器广泛应用于许多领域。使用现状及其发展趋势无论是在理论研究上还是在如语音、数字音频、图像处理、通讯

2、、雷达、军事、航空航天、医疗等实际应用上都有着美好的技术前景和巨大的实用价值。采用数字技术则避免很多类似的难题，如模拟电路元件对温度的敏感性等等数字滤波器在其他方面也有很多突出的优点都是模拟技术所不能及的，所以采用数字滤波器对信号进行处理是目前的发展方向。MATLAB软件简介MATLAB是英文MatrixLaboratory（矩阵实验室）的缩写，它是由美国MathWorks公司推出的用于数值计算和图形处理的数学计算环境。在MATLAB环境下，用户可以集成的进行程序设计、数值计算、图形绘制、输入输出、文件管理等各项操作。现在的MATLAB程序是由MathWork

3、s公司用C语言开发的。它的第一版发行于1984年经过多年的改进，版本不断升级，其所包含的工具箱多达数十个，功能也越来越丰富，应用越来越广泛。2.数字滤波器数字滤波器的概念数字滤波器的分类数字滤波器的设计要求数字滤波器概念滤波器是指用来对输入信号进行滤波的硬件和软件。所谓数字滤波器，指输入、输出均为数字信号，通过一定运算关系改变输入信号所含频率成分的相对比例或者滤除某些频率成分的器件。优点：数字滤波器精度和稳定性高；系统函数容易改变，体积小、重量轻、灵活、不要求阻抗匹配等优点。便于大规模集成；可实现多维滤波。滤波器的分类总的来分，数字滤波器可分为两大类：经典滤波

4、器和现代滤波器。根据经典数字滤波器的特性上分，又可以将他们分为：低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器、带阻滤波器。数字滤波器根据其冲激响应函数的时域特性，可分为：无限长冲激响应(IIR)数字滤波器和有限长冲激响应(FIR)数字滤波器数字滤波器的设计要求滤波器的指标常常在频域给出。数字滤波器的频响特性函数一般为复函数，所以通常表示为：其中，称为幅频特性函数，Φ(w)称为相频特性函数。ωp和ωs分别为通带边界频率和阻带边界频率.一般要求：当时，当时，数字滤波器的设计包括三步：1.按照任务的要求，确定滤波器的性能指标2.用一个因果稳定的离散线性是不变系统的系统函数去逼

5、近这一性能要求。3.数字滤波器的实现2.IIR滤波器设计及MATLAB实现IIR数字滤波器技术设计最通用的方法是借助于模拟滤波器的设计方法。滤波器设计最重要的是寻找一个稳定、因果的系统函数去逼近滤波器的技术指标，因此模拟滤波器的设计十分重要。有三种广泛应用的滤波器，即巴特沃斯低通滤波器、切比雪夫低通滤波器，椭圆低通滤波器下面我们将分别予以介绍巴特沃斯低通滤波器设计：巴特沃斯(Butterworth)低通滤波器是将巴特沃斯函数作为滤波器的传递函数，它的平方幅度函数为：式中,为滤波器频率，为3dB截止频率，N表示滤波器的阶次。巴特沃斯滤波器的幅频特性(基于MATL

6、AB实现)切比雪夫低通滤波器设计切比雪夫I型滤波器平方幅度响应函数为:其中是一个小于1的正数，它与通带波纹有关，越大，波纹也越大；是的切比雪夫多项式，它的定义为：而切比雪夫II型(Chebyshev-II)滤波器平方幅度响应函数为：其中是一个小于1的正数，表示波纹变化情况；为截止频率；N为滤波器的阶次，也是的阶次。切比雪夫I型滤波器的幅频特性(基于MATLAB实现)切比雪夫II型滤波器的幅频特性(基于MATLAB实现)椭圆低通滤波器设计1931年，考尔提出了采样有限零点设计的滤波器，因为这种方法在确定零点位置时与椭圆函数的许多特性有关，所以称之为椭圆低通滤波器

7、。它的平方幅度响应函数为：(2-5)式中是雅可比椭圆函数，是与通带衰减有关的函数。滤波器阶次N等于通带和阻带内最大点和最小点的和。椭圆滤波器的幅频特性(基于MATLAB实现)模拟-数字滤波器变换及其MATLAB实现在设计了模拟低通滤波器后，就可以把它们变成数字滤波器了,根据数字滤波器所保持的模拟滤波器的不同特性，研究出不同的变换技术。其中，最重要的有两种：脉冲响应不变法和双线性Z变换法脉冲响应不变法巴特沃斯模拟-数字滤波器（基于MATLAB实现）利用巴特沃思模拟滤波器,通过脉冲响应不变法设计巴特沃思数字滤波器,数字滤波器的技术指标为:脉冲响应不变法切比雪夫模

8、拟-数字滤波器（基于MATLAB实现）