基于MATLAB的双线性变换法滤波器.doc

- 1- 题目基于 MATLAB 的 IIR 数字滤波器内容摘要数字滤波器是数字信号处理的基础, 用来对信号进行过滤、检测与参数估计等处理, 在通信、图像、语言、雷达等领域都有着十分广泛的应用。尤其在图像处理、数据压缩等方面取得了令人瞩目的进展和成就、鉴于此, 数字滤波器的设计就显得尤为重要。根据 IIR 滤波器的特点,在 MATLAB 坏境下用双线性变换法设计 IIR 数字滤波器。利用 MATLAB 设计滤波器, 可以随时对比设计要求和滤波器特性调整参数, 直观简便,极大的减轻了工作量,有利于滤波器设计的最优化。关键词双线性变换法; 数字滤波器; MATLAB ; IIR 一、 MATLAB 软件简介 MATLAB 是英文 Matrix Laboratory ( 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,用户可以集成地进行程序设计、数值计算、图形绘制、输入输出、文件管理等各项操作。它优秀的数值计算能力和卓越的数据可视化能力使其很快在同类软件中脱颖而出。 MATLA B 系统最初是由 Cleve Moler 用 FORTRA N 语言设计的, - 2- 现在的 MATLAB 程序是 Mathworks 公司用 C 语言开发的。它的第一版( DOS 版本 ) 发行于 1984 年; 经过 20 年的不断改进, MATLA B 已经成为国际上最流行的科学与工程计算的软件工具, 最流行的计算机高级编程语言了, 有人称它为“第四代”计算机语言, 它在国内外高校和研究部门正扮演着重要的角色。 MATLAB 语言的功能也越来越强大, 不断适应新的要求提出新的解决方法。可以预见, 在科学运算、自动控制与科学绘图领域 MATLAB 语言将长期保持其独一无二的地位。 MATLAB 语言之所以能如此迅速地普及,显示出如此旺盛的生命力,是由于它有着不同其他语言的特点。 1 .语言简洁紧凑,使用方便灵活,库函数极其丰富。 MATLA B 程序书写形式自由, 利用其丰富的库函数避开了繁杂的子程序编程任务, 压缩了一切不必要的编纂工作。由于库函数都是由本领域的专家编写,所以用户不必担心函数的可靠性。 2 .运算符号丰富。由于 MATLAB 是用 C 语言编写的,所以 MATLAB 提供了 C 语言几乎一样多的运算符,灵活使用 MATLA B 的运算符将使程序变得极为简短。 3. 高效方便的矩阵和数组运算。 MATLAB 语言像 Basic 、 Fortran 、 C 语言一样规定了矩阵的算术运算符、关系运算符、逻辑运算符、条件运算符及赋值运算符, 而且这些运算符大部分可以毫无改变地照搬到数组间的运算, 另外, 它不需要定义数组的唯数, 并给出矩阵函数、特殊矩阵函数、特殊矩阵专门的库函数,使之在求解诸如信号处理、- 3- 建模、系统识别、控制、优化等领域的问题时, 显得大为简捷、高效、方便,这是其它高级语言所不能比拟的。在此基础上,高版本的 MATLAB 已逐步发展到科学及工程计算的其它领域。因此,不久的将来,它一定能名副其实地成为“万能演算纸式的”科学算法语言。 4. MATLAB 即具有结构化的控制语句, 又有面向对象编成的特性。 5. 语法限制不严格, 程序设计自由度大。为了充分利用 Fortran 、 C 等语言的资源, 包括用户已编好的 Fortran 、 C 语言程序, 通过建立 M 文件的的形式,混合编程,方便地调用有关的 Fortran 、 C 语言的子程序。 6. 程序的可移植性很好, 基本上不做修改就可以在各种型号的计算机和操作系统上运行。 的图形功能强大。在 C和 FORTRAN 语言里,绘图都很不容易,但在 MATLAB 里,数据的可视化非常简单。此外, MATLAB 还具有较强的编辑图形界面的能力。 8. MATLAB 具有的一项重要特色是拥有功能强大的工具箱。 MATLAB 包含两个部分;核心部分和各种可选的工具箱。功能性工具箱主要用来扩充其符号计算功能、图示建模仿真功能、文字处理功能以及与硬件实施交互功能。功能性工具箱能用于多种学科。而学科性工具箱是专业性比较强的;如 Control toolbox 、 Signal processing toolbox 、 Communication toolbox 等,这些工具箱都是由该领域内的学术水平很高的专家编写的, 所以用户无需编写自己学科范围内的基- 4- 础程序,而直接进行高、精、尖的研究。 9. 源程序的开放性。除内部函数以外,所有 MATLAB 的核心文件和工具箱文件都是可读可改变的源文件, 用户可通过对源文件的修改以及加入自己的文件构成新的工具箱。 MATLAB