基于-matlabiir数字滤波器设计实现.doc

基于MATLAB的IIR数字滤波器的设计(MATLAB在通信中的应用-----课程论文)论文作者:王紫艳专业:通信工程专业10--04班学号:3**********指导老师:候艳芳基于MATLAB的IIR数字滤波器的设计摘要:在现代通信系统中,由于信号中经常会混有各种复杂成分,很多信号分析都是基于滤波器而进行的,而数字滤波器是通过数值运算实现滤波的,具有处理精确度高、稳定、灵活、不存在阻抗匹配问题,可以实现模拟滤波器无法实现的特殊滤功能。数字滤波器根据其冲激响应函数的时域特性,可以分为两类: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。传统的数字滤波器设计使用繁琐的公式计算,尤其是设计高阶滤波器时工作量很大。利用MATLAB数字信号处理(DSP)工具箱(signalprocessingtoolbox)可以快速有效的实现数字滤波器的设计与仿真。MATLAB软件的频谱分析和滤波器的分析设计功能很强,从而使数字信号处理变得十分简单。本文比较了设计IIR数字滤波器的两种方法,介绍了利用双线性变换法设计IIR滤波器的原理、步骤,并在MATLAB下进行了仿真。关键字:MATLABIIR数字滤波器DSP一引言随着数字时代的到来,数字信号处理技术在电子产品中得到越来越广泛的应用,竞争的激烈也促使是数字信号处理技术的不断发展。而数字滤波在数字信号处理过程中占有举足轻重的低位,数字滤波的优劣直接关系到数字信号处理的好坏,常用的数字滤波器有FIR数字滤波器和IIR数字滤波器,其中IIR数字滤波器具有结构简单,运算速度快,占用存储空少,较高的计算精度和较低的阶数实现,较好的选频特性等优点,等到广泛的应用。二IIR数字滤波器的理论IIR数字滤波器的特征是具有无限持续时间的冲激响应,这种滤波器也称之为递归型滤波器。IIR数字滤波器的设计常采用两种方法:一、冲激响应不变法二、双线性变换法。,要求数字滤波器的冲激响应h(n)对应于模拟滤波器的冲激响应ha(t)的抽样,即h(n)=ha(nT),其中T是抽样周期。冲激响应不变法基本变换过程为:Ha(s)→ha(t)→h(n) → H(z) 由于数字滤波器的冲激响应对应模拟滤波器冲激响应的抽样,由抽样定理可知数字滤波器的频率响应为模拟滤波器频率响应的周期延拓: 其中,抽样频率为: 为了避免混叠失真要求模拟滤波器的频谱限带于折叠频率以内,即要满足: 而实际的滤波器并非严格限带,所以用冲激响应不变法设计的数字滤波器不可避免地会产生混叠失真。所以此法只适于设计带限滤波器。其映射关系如下:在MATLAB工具箱中,提供了专用函数impinvar来实现以上计算,其调用格式为:格式一:[BZ,AZ]=impinvar(B,A,Fs)功能:把具有[B,A]模拟滤波器传递函数模型转换为采样频率为Fs(HZ)的数字滤波器的传递函数模型[BZ,AZ]。采样频率默认值为Fs=1。格式二:[BZ,AZ]=impinvar(B,A,Fs,TOL)功能:利用指定的容错误差TOL来确定极点是否重复。如果设置的容差增大,则函数认为相邻的很近的极点为重复极点的可能性增大。默认的TOL=,%。,双线性变换法的映射