基于MATLABIIR滤波器设计.doc

四川师范大学成都学院本科毕业设计
Ｄeｓiｇｎ　anｄ appｌication ｏf IＩR digital fｉlｔer
Abstract：　
Keywordｓ：diｇitａl　filter　 analｏg fｉｌｔer siｍulａtiｏn　　design
目　 录
前言ﻩ１
1 　基本概念 1
１．1 数字滤波器的概念 ２
1。2　 数字滤波器的分类ﻩ2
．１ 从结构上分类 2
1。2。2 从滤波特性分类 3
　 数字滤波器的主要技术指标ﻩ４
1。3。1 频率指标 ５
。２ 　增益指标ﻩ５
１。4　 数字滤波器的设计 5
。1 ＩＩR数字滤波器的设计步骤 ６
。2 模拟滤波器的设计 6
1．4．3 　频率转换方法ﻩ６
2 基于MＡTLAＢ编程的ＩIR数字滤波器设计ﻩ７
2．1 模拟滤波器的设计ﻩ８
2．1．１ 滤波器参数计算函数ﻩ８
　滤波器设计函数ﻩ8
IIＲ数字滤波器的设计 8
2。 脉冲响应不变法 9
2．2。2　 双线性变换法ﻩ11
3　　利用SPToｏl设计IIR数字滤波器ﻩ1２
　 SPToｏl工具简介ﻩ12
３。2　 输入信号的产生和引入ﻩ13
３．3 　滤波器设计ﻩ１5
．１ 高通滤波器的设计ﻩ16
．2 带通滤波器设计 17
３．4 滤波性能分析 18
．1 滤波器输入输出信号的时间波形ﻩ19
3．４。2 信号频谱观察ﻩ19
4 　结束语ﻩ20
5 致谢ﻩ21
参考文献ﻩ22
IIR数字滤波器的设计及其应用
前言
数字滤波器和模拟滤波器有着相同的滤波概念,根据其频率响应特性可分为低通、高通、带通、带阻等类型。与模拟滤波器相比，数字滤波器除了具有数字信号处理的固有优点外，还有滤波精度高、稳定性好、灵活性强等优点。
数字滤波器按单位脉冲响应的性质可分为无限长单位脉冲响应滤波器 ＩIR和有限长单位脉冲响应滤波器FIＲ两种。其中IIR滤波器采用递归型结构,单位响应为无限长脉冲序列。ＩIR滤波器运算结构通常由延时、乘以系数和相加等基本运算组成，可以组合成直接型、正准型、级联型、并联型四种结构形式，都具有反馈回路。由于运算中的舍入处理，使误差不断累积,有时会产生微弱的寄生振荡。IIR数字滤波器的幅频特性精度很高，但不具有线性相位特性,可以应用于对相位信息不敏感的音频信号上。　
IIR数字滤波器在设计上可以借助成熟的模拟滤波器的成果,如巴特沃斯、契比雪夫和椭圆滤波器等，有现成的设计数据或图表可查，其设计工作量比较小,，可以根据指标先写出模拟滤波器的数学模型，然后通过一定的变换，将其转换为数字滤波器的数学模型。
本设计就是要求根据IIR数字滤波器的基本概念及设计的基本原理和方法，利用MＡＴLＡB提供的工具设计不同类型IIR滤波器,并通过具体应用对其性能进行仿真分析。
1 基本概念
数字滤波器在信号的过滤、检测和参数估计等方面起着重要的作用。信号往往夹杂着噪声及无用信号成分，必须将这些干扰成分滤除。数字滤波器对信号进行筛选，,噪声信号往往是高频信号，而经典滤波器正是假定有用信号与噪声信号具有不同的频段，,或有用信号和噪声的频谱相互重叠,,一旦信号被估计出，、卡尔曼滤波器、线性预测滤波器以及自适应滤波器等。这里主要介绍经典滤波器的基本概念。
1。１　　数字滤波器的概念
若滤波器的输入、输出都是离散时间信号，那么该滤波器的单位脉冲响应
h(n）也必然是离散的,这种滤波器称为数字滤波器(Digｉtａl　Filteｒ，ＤF)。数字滤波器的作用是利用离散时间系统的特性对输入信号波形（或频谱）进行加工处理，或者说利用数字方法按预定的要求对信号进行变换。
数字滤波是数字信号分析中最重要的组成部分之一,与模拟滤波相比，它具有精度和稳定性高、系统函数容易改变、灵活性强、便于大规模集成和可实现多维滤波等优点。当用硬件实现一个DF时，所需的元件是乘法器、延时器和相加器；而用MATＬＡB软件实现时，它仅仅需要线性卷积程序就可以实现。众所周知,模拟滤波器（Anaｌog　Fiｌteｒ，AF)只能用硬件来实现，其元件有电阻R，电感Ｌ，电容C及运算放大器等。因此，DF