基于matlab的iir数字滤波器的设计

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1、课程设计说明书题目：基于MATLAB的IIR数字滤波器的设计姓名：院（系）：专业班级：学号：指导教师：成绩：时间：年月日至年月日课程设计任务书题目基于MATLAB的IIR数字滤波器的设计专业、班级学号姓名主要内容、基本要求、主要参考资料等：主要内容：利用四种模拟原型滤波器（巴特沃斯、切比雪夫I型、切比雪夫II型、椭圆型）和两种模/数转换方法（脉冲响应不变法、双线性变换法）分别进行IIR数字滤波器的设计。基本要求：根据给定的各类滤波器的技术指标，分别设计实现数字高通滤波器、数字带通滤波器和数字带阻滤波器，并据此进行分析总结：1、在相同的技术指标要求下，用不同的模拟原型滤波器

2、实现有何异同。2、在相同的技术指标要求下，用不同的模/数转换方法实现有何异同。主要参考资料：1、《数字信号处理教程（第三版）》，程佩青著，清华大学出版社，2007。2、《数字信号处理教程——MATLAB释义与实现（第2版）》，陈怀琛著，电子工业出版社，2008。完成期限：指导教师签名：课程负责人签名：年月日基于MATLAB的IIR数字滤波器的设计基于MATLAB的IIR数字滤波器的设计摘要利用MATLAB设计滤波器,可以按照设计要求非常方便地调整设计参数,极大地减轻了设计的工作量,有利于滤波器设计的最优化。Matlab因其强大的数据处理功能被广泛应用于工程计算,其丰富的工

3、具箱为工程计算提供了便利,利用Matlab信号处理工具箱可以快速有效地设计各种数字滤波器,设计简单方便。本文介绍了在MATLABR2009a环境下滤波器设计的方法和步骤。关键词MATLABIIR数字滤波器模拟滤波器I基于MATLAB的IIR数字滤波器的设计目录摘要I1数字滤波器11.1数字滤波器的概念11.2数字滤波器的分类11.3数字滤波器的设计要求32IIR数字滤波器的设计42.1IIR数字滤波器的设计步骤42.2用脉冲响应不变法设计IIR数字滤波器52.3双线性变换法设计IIR数字滤波器73IIR滤波器的MATLAB设计103.1巴特沃斯数字滤波器的设计113.1.

4、1数字高通滤波器的设计123.1.2数字带通滤波器的设计143.1.3数字带阻滤波器的设计173.2切比雪夫数字滤波器的设计193.2.1数字高通滤波器的设计203.2.2数字带通滤波器的设计243.2.3数字带阻滤波器的设计293.3椭圆形滤波器的设计333.3.1数字高通滤波器的设计343.3.2数字带通滤波器的设计363.3.3数字带阻滤波器的设计38总结41基于MATLAB的IIR数字滤波器的设计参考文献42基于MATLAB的IIR数字滤波器的设计1数字滤波器1.1数字滤波器的概念滤波器是指用来对输入信号进行滤波的硬件和软件。数字滤波器是对数字信号实现滤波的线性时

5、不变系统。数字滤波器可以理解为是一个计算程序或算法，将代表输入信号的数字时间序列转化为代表输出信号的数字时间序列，并在转化过程中，使信号按预定的形式变化。数字滤波实质上是一种运算过程，实现对信号的运算处理。数字滤波器和模拟滤波器相比，因为信号的形式和实现滤波的方法不同，数字滤波器具有比模拟滤波器精度高、稳定、体积小、重量轻、灵活、不要求阻抗匹配等优点。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，因此，数字滤波器本质上是一个完成特定运算的数字计算过程，也可以理解为是一台计算机。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

6、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:（式1-1）其中、分别是数字滤波器的输出序列和输入序列的频域特性（或称为频谱特性）,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。输入序列的频谱经过滤波后,因此，只要按照输入信号频谱的特点和处理信号的目的，适当选择，使得滤波后的满足设计的要求，这就是数字滤波器的滤波原理。1.2数字滤波器的分类42基于MATLAB的IIR数字滤波器的设计按照不同的分类方法，数字滤波器有许多种类，但总起来可以分成两大类：经典滤波器和现代滤波器。经典滤波器的特点是其输入信号中有用的频率成分和希望滤除的频率成分占有不同的频带

7、，通过一个合适的选频滤波器滤除干扰，得到纯净信号，达到滤波的目的。但是，如果信号和干扰的频谱相互重叠，则经典滤波器不能有效地滤除干扰，最大限度地恢复信号，这时就需要现代滤波器，例如维纳滤波器、卡尔曼滤波器、自适应滤波器等最佳滤波器。现代滤波器是根据随机信号的一些统计特性，在某种最佳准则下，最大限度地抑制干扰，同时最大限度地回复信号，从而达到最佳滤波的目的。经典数字滤波器从滤波特性上分类，可以分为：低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器、带阻滤波器。图1-1各种理想滤波器的幅频特性数字滤波器根据其冲激响应函数的时域特性，可分为两种，