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1、,指导老师： 学生姓名： 学 号：,框 架 Scheme,研究背景,方案总述,主要内容,仿真验证,结论,研究背景,在现代通信系统中，由于信号中经常混有各种噪声和干扰，所以信号分析都是基于滤波器而进行的。与模拟滤波器相比数字滤波器处理有精度高、稳定、灵活、不存在阻抗匹配问题等优点。在数字滤波器中, IIR滤波器实现的阶次较低，所用的存储单元较少，效率高，精 度高，而且能够保留一些模拟滤波器的优良特性，因此应用很广。于是，IIR数字滤波器的设计便显得十分必要。,方案总述,本文根据模拟滤波器的设计原理，提出了IIR数字滤波器的设计方法，并在MATLAB环境下实现了IIR 数字滤波器的设计和仿真。其主
2、要内容概括为：首先应用MATLAB语言编程实现IIR数字滤波器的设计；接着利用MATLAB提供的Simulink模块完成滤波器的仿真；最后设计一个可操作的GUI图形界面，使得滤波器的应用操作简单可视化。,主要内容,设计流程: (1)确定IIR数字滤波器的技术指标。(2)将数字滤波器的技术指标转换成相应的模拟滤波器的技术指标。(3)按照模拟低通滤波器的技术指标设过渡模低通滤波器。(4)用所选的转换方法，将模拟滤波转换成数字滤波器 。 。,主要内容,我们不难发现，利用模拟原型来设计数字滤波器，其重点在于所选取的变换方法，成熟的方法主要有脉冲响应不变法和双线性变换法。,主要内容,脉冲响应不变法是从滤
3、波器的脉冲响应出发，使数字滤波器的单位脉冲响应序列模仿模拟滤波器的冲激响应，也就是时域逼近良好。但是，由于任何一个实际的模拟滤波器频率响应都不是严格限带的，变换后就会产生频率响应的混叠失真。法。,1 脉冲响应不变法,脉冲响应不变法映射关系,主要内容,双线性变换法采用非线性频率压缩方法，使S平面与Z平面建立了一一对应的单值关系，消除了多值变换性，也就消除了频谱混叠现象。正因为这种非线性关系，使数字滤波器频响曲线不能保真模仿滤波器的频响曲线形状。,2 双线性变换法,双线性变换法的映射关系,仿真验证,基于MATLAB的IIR数字滤波器的设计,用脉冲响应不变法设计数字低通滤波器，其设计指标为： fp=
4、0.1HZ， Rp=1dB；fs=0.175HZ，Rs=10dB, Fs=1HZ。,幅频特性曲线,仿真验证,用双线性变换法设计数字低通滤波器，其设计指标为： Wp=0.2rad;Rp=1dB;Ws=0.3rad;Rs=15dB; 指定模拟滤波器采用巴特沃斯低通滤波器。,幅频特性曲线,仿真验证,六阶椭圆数字带通滤波器损耗函数曲线,直接调用MATLAB函数设计IIR带通数字滤器， Fs=8kHz ； fp1=2025Hz; fpu=2225Hz; fs1=1500Hz; fsu=2700Hz; Rp=1dB;Rs=40dB;为了使滤波器阶数最低，采用椭圆滤波器。,仿真验证,基于Simulink的I
5、IR数字滤波器的设计,Simulink的仿真框图：,实现将信号源为f= sin(2*pi*t*65)+sin(3*pi*t*90)+sin(2*pi*t*125)的信号通过一个IIR低通滤波器进行滤波，在示波器中显示滤波前和滤波后的波形。,仿真验证,仿真结果：,仿真验证,基于Matlab GUI的IIR数字滤波器设计,设计要求：1、在下拉菜单中，能够选择巴特沃斯、切比雪夫滤波器、切比雪夫滤波器、椭圆滤波器 2、设计滤波器类型可选，能够选择Lowpass、Highpass、Bandpass、Bandstop等类型 3、在下拉菜单中可选择图形显示类型，能够选择Linear、Logarithmic两
6、种类型 4、在设计滤波器阶数时，可选择自定义阶数和利用最小阶数设计滤波器，并显示最小阶数 5、在参数输入中，可输入抽样频率Fs、滤波器通带临界频率（Fp1、Fp2）、滤波器阻带临界频率（Fst1、Fst2）、通带内的最大衰减Rp、通带内的最小衰减Rs 6、设计的滤波器的幅频响应和相频响应能显示在设计的用户界面中,仿真验证,GUI界面的设计：,仿真验证,仿真结果1：,仿真验证,仿真结果2：,仿真验证,仿真结果3：,仿真验证,仿真结果4：,结 论 Conclusion,脉冲响应不变法中相位响应有严格的线性,不存在稳定性问题, 设计简单。缺点是存在混叠失真。 双线性变换不会出现混叠失真，但会产生频率的畸变，使数字滤波器的频率响应偏移模拟滤波器的频率响应。 MATLAB信号处理工具箱提供了几个直接设计IIR数字滤波器的函数，直接调用就可以设计滤波器,简单方便。利用MATLAB提供的GUI工具设计图形用户界面，实现方便用户使用的数字滤波器交互界面的开发。此设计扩展性好，便于调节滤波器的性能，可以根据不同的要求在MATLAB上加以实现。,感谢各位评审老师！ 谢谢！,
