數(shù)字信號處理-iir數(shù)字濾波器設(shè)計及軟件實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)報告new

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1、電子信息工程系成績評定教師簽名學(xué)生實(shí)驗(yàn)報告實(shí)驗(yàn)課程名稱:數(shù)字信號處理實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目名稱:IIR數(shù)字濾波器設(shè)計及軟件實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)時間:2012年06月01日班級:座號:姓名:電子信息工程學(xué)院編制5實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)部分一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?)熟悉用雙線性變換法設(shè)計IIR數(shù)字濾波器的原理與方法;(2)學(xué)會調(diào)用MATLAB信號處理工具箱中濾波器設(shè)計函數(shù)(或?yàn)V波器設(shè)計分析工具fdatool)設(shè)計各種IIR數(shù)字濾波器,學(xué)會根據(jù)濾波需求確定濾波器指標(biāo)參數(shù)。(3)掌握IIR數(shù)字濾波器的MATLAB實(shí)現(xiàn)方法。(4)通過觀察濾波器輸入輸出信號的時域波形及其頻譜,建立數(shù)字濾波的概念。二、實(shí)驗(yàn)原理與方法設(shè)計II

2、R數(shù)字濾波器一般采用間接法(脈沖響應(yīng)不變法和雙線性變換法),應(yīng)用最廣泛的是雙線性變換法。基本設(shè)計過程是:①先將給定的數(shù)字濾波器的指標(biāo)轉(zhuǎn)換成過渡模擬濾波器的指標(biāo);②設(shè)計過渡模擬濾波器;③將過渡模擬濾波器系統(tǒng)函數(shù)轉(zhuǎn)換成數(shù)字濾波器的系統(tǒng)函數(shù)。MATLAB信號處理工具箱中的各種IIR數(shù)字濾波器設(shè)計函數(shù)都是采用雙線性變換法。第六章介紹的濾波器設(shè)計函數(shù)butter、cheby1、cheby2和ellip可以分別被調(diào)用來直接設(shè)計巴特沃斯、切比雪夫1、切比雪夫2和橢圓模擬和數(shù)字濾波器。本實(shí)驗(yàn)要求讀者調(diào)用如上函數(shù)直接設(shè)計IIR數(shù)字濾波器。三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟(1)調(diào)用信號產(chǎn)生函數(shù)ms

3、tg產(chǎn)生由三路抑制載波調(diào)幅信號相加構(gòu)成的復(fù)合信號st,該函數(shù)還會自動繪圖顯示st的時域波形和幅頻特性曲線,如圖10.4.1所示。由圖可見,三路信號時域混疊無法在時域分離。但頻域是分離的,所以可以通過濾波的方法在頻域分離,這就是本實(shí)驗(yàn)的目的。圖10.4.1三路調(diào)幅信號st的時域波形和幅頻特性曲線(2)要求將st中三路調(diào)幅信號分離,通過觀察st的幅頻特性曲線,分別確定可以分離st中三路抑制載波單頻調(diào)幅信號的三個濾波器(低通濾波器、帶通濾波器、高通濾波器)的通帶截止頻率和阻帶截止頻率。要求濾波器的通帶最大衰減為0.1dB,阻帶最小衰減為60dB。提示:抑制載波單頻調(diào)幅信

4、號的數(shù)學(xué)表示式為其中,稱為載波,fc為載波頻率,稱為單頻調(diào)制信號,f05為調(diào)制正弦波信號頻率,且滿足。由上式可見,所謂抑制載波單頻調(diào)幅信號,就是2個正弦信號相乘,它有2個頻率成分:和頻和差頻,這2個頻率成分關(guān)于載波頻率fc對稱。所以,1路抑制載波單頻調(diào)幅信號的頻譜圖是關(guān)于載波頻率fc對稱的2根譜線,其中沒有載頻成分,故取名為抑制載波單頻調(diào)幅信號。(3)編程序調(diào)用MATLAB濾波器設(shè)計函數(shù)ellipord和ellip分別設(shè)計這三個橢圓濾波器,并繪圖顯示其幅頻響應(yīng)特性曲線。(4)調(diào)用濾波器實(shí)現(xiàn)函數(shù)filter,用三個濾波器分別對信號產(chǎn)生函數(shù)mstg產(chǎn)生的信號st進(jìn)行濾

5、波,分離出st中的三路不同載波頻率的調(diào)幅信號y1(n)、y2(n)和y3(n),并繪圖顯示y1(n)、y2(n)和y3(n)的時域波形,觀察分離效果。實(shí)驗(yàn)報告部分一、實(shí)驗(yàn)程序清單%IIR數(shù)字濾波器設(shè)計及軟件實(shí)現(xiàn)clearall;closeallFs=10000;T=1/Fs;%采樣頻率%調(diào)用信號產(chǎn)生函數(shù)mstg產(chǎn)生由三路抑制載波調(diào)幅信號相加構(gòu)成的復(fù)合信號stst=mstg;%低通濾波器設(shè)計與實(shí)現(xiàn)=========================================fp=280;fs=450;wp=2*fp/Fs;ws=2*fs/Fs;rp=0.1;rs

6、=60;%DF指標(biāo)(低通濾波器的通、阻帶邊界頻)[N,wp]=ellipord(wp,ws,rp,rs);%調(diào)用ellipord計算橢圓DF階數(shù)N和通帶截止頻率wp[B,A]=ellip(N,rp,rs,wp);%調(diào)用ellip計算橢圓帶通DF系統(tǒng)函數(shù)系數(shù)向量B和Ay1t=filter(B,A,st);%濾波器軟件實(shí)現(xiàn)%低通濾波器設(shè)計與實(shí)現(xiàn)繪圖部分figure(2);subplot(3,1,1);myplot(B,A);%調(diào)用繪圖函數(shù)myplot繪制損耗函數(shù)曲線yt='y_1(t)';subplot(3,1,2);tplot(y1t,T,yt);%調(diào)用繪圖函數(shù)tp

7、lot繪制濾波器輸出波形%帶通濾波器設(shè)計與實(shí)現(xiàn)====================================================fpl=440;fpu=560;fsl=275;fsu=900;wp=[2*fpl/Fs,2*fpu/Fs];ws=[2*fsl/Fs,2*fsu/Fs];rp=0.1;rs=60;[N,wp]=ellipord(wp,ws,rp,rs);%調(diào)用ellipord計算橢圓DF階數(shù)N和通帶截止頻率wp[B,A]=ellip(N,rp,rs,wp);%調(diào)用ellip計算橢圓帶通DF系統(tǒng)函數(shù)系數(shù)向量B和Ay2t=filter

8、(B,A,

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