基于matlab的iir數字濾波器的設計

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1、課程設計說明書題目：基于MATLAB的IIR數字濾波器的設計姓名：院（系）：專業(yè)班級：學號：指導教師：成績：時間：年月日至年月日課程設計任務書題目基于MATLAB的IIR數字濾波器的設計專業(yè)、班級學號姓名主要內容、基本要求、主要參考資料等：主要內容：利用四種模擬原型濾波器（巴特沃斯、切比雪夫I型、切比雪夫II型、橢圓型）和兩種模/數轉換方法（脈沖響應不變法、雙線性變換法）分別進行IIR數字濾波器的設計。基本要求：根據給定的各類濾波器的技術指標，分別設計實現數字高通濾波器、數字帶通濾波器和數字帶阻濾波器，并據此進行分析總結：1、在相同的技術指標要求下，用不同的模擬原型濾波器

2、實現有何異同。2、在相同的技術指標要求下，用不同的模/數轉換方法實現有何異同。主要參考資料：1、《數字信號處理教程（第三版）》，程佩青著，清華大學出版社，2007。2、《數字信號處理教程——MATLAB釋義與實現（第2版）》，陳懷琛著，電子工業(yè)出版社，2008。完成期限：指導教師簽名：課程負責人簽名：年月日基于MATLAB的IIR數字濾波器的設計基于MATLAB的IIR數字濾波器的設計摘要利用MATLAB設計濾波器,可以按照設計要求非常方便地調整設計參數,極大地減輕了設計的工作量,有利于濾波器設計的最優(yōu)化。Matlab因其強大的數據處理功能被廣泛應用于工程計算,其豐富的工

3、具箱為工程計算提供了便利,利用Matlab信號處理工具箱可以快速有效地設計各種數字濾波器,設計簡單方便。本文介紹了在MATLABR2009a環(huán)境下濾波器設計的方法和步驟。關鍵詞MATLABIIR數字濾波器模擬濾波器I基于MATLAB的IIR數字濾波器的設計目錄摘要I1數字濾波器11.1數字濾波器的概念11.2數字濾波器的分類11.3數字濾波器的設計要求32IIR數字濾波器的設計42.1IIR數字濾波器的設計步驟42.2用脈沖響應不變法設計IIR數字濾波器52.3雙線性變換法設計IIR數字濾波器73IIR濾波器的MATLAB設計103.1巴特沃斯數字濾波器的設計113.1.

4、1數字高通濾波器的設計123.1.2數字帶通濾波器的設計143.1.3數字帶阻濾波器的設計173.2切比雪夫數字濾波器的設計193.2.1數字高通濾波器的設計203.2.2數字帶通濾波器的設計243.2.3數字帶阻濾波器的設計293.3橢圓形濾波器的設計333.3.1數字高通濾波器的設計343.3.2數字帶通濾波器的設計363.3.3數字帶阻濾波器的設計38總結41基于MATLAB的IIR數字濾波器的設計參考文獻42基于MATLAB的IIR數字濾波器的設計1數字濾波器1.1數字濾波器的概念濾波器是指用來對輸入信號進行濾波的硬件和軟件。數字濾波器是對數字信號實現濾波的線性時

5、不變系統。數字濾波器可以理解為是一個計算程序或算法，將代表輸入信號的數字時間序列轉化為代表輸出信號的數字時間序列，并在轉化過程中，使信號按預定的形式變化。數字濾波實質上是一種運算過程，實現對信號的運算處理。數字濾波器和模擬濾波器相比，因為信號的形式和實現濾波的方法不同，數字濾波器具有比模擬濾波器精度高、穩(wěn)定、體積小、重量輕、靈活、不要求阻抗匹配等優(yōu)點。輸入數字信號（數字序列）通過特定的運算轉變?yōu)檩敵龅臄底中蛄?，因此，數字濾波器本質上是一個完成特定運算的數字計算過程，也可以理解為是一臺計算機。描述離散系統輸出與輸入關系的卷積和差分方程只是給數字信號濾波器提供運算規(guī)則，使其按

6、照這個規(guī)則完成對輸入數據的處理。時域離散系統的頻域特性:（式1-1）其中、分別是數字濾波器的輸出序列和輸入序列的頻域特性（或稱為頻譜特性）,是數字濾波器的單位取樣響應的頻譜，又稱為數字濾波器的頻域響應。輸入序列的頻譜經過濾波后,因此，只要按照輸入信號頻譜的特點和處理信號的目的，適當選擇，使得濾波后的滿足設計的要求，這就是數字濾波器的濾波原理。1.2數字濾波器的分類42基于MATLAB的IIR數字濾波器的設計按照不同的分類方法，數字濾波器有許多種類，但總起來可以分成兩大類：經典濾波器和現代濾波器。經典濾波器的特點是其輸入信號中有用的頻率成分和希望濾除的頻率成分占有不同的頻帶

7、，通過一個合適的選頻濾波器濾除干擾，得到純凈信號，達到濾波的目的。但是，如果信號和干擾的頻譜相互重疊，則經典濾波器不能有效地濾除干擾，最大限度地恢復信號，這時就需要現代濾波器，例如維納濾波器、卡爾曼濾波器、自適應濾波器等最佳濾波器。現代濾波器是根據隨機信號的一些統計特性，在某種最佳準則下，最大限度地抑制干擾，同時最大限度地回復信號，從而達到最佳濾波的目的。經典數字濾波器從濾波特性上分類，可以分為：低通濾波器、高通濾波器、帶通濾波器、帶阻濾波器。圖1-1各種理想濾波器的幅頻特性數字濾波器根據其沖激響應函數的時域特性，可分為兩種，