IIR滤波器设计、实现及量化误差分析,张鸣宇、郑垚,综合设计目的,综合设计原理及方法,综合设计内容,综合设计分析及总结,4,1,2,3,,,,1 、掌握用MATLAB设计IIR滤波器的方法2、掌握信号通过IIR系统的实现方法3、了解直接型和级联型网络结构实现IIR滤波时的量化效应经典法设计iir滤波器,,流程,,4,模拟离散化,,,1,模拟低通滤波器原型,,,3,IIR数字滤波器,,,2,频率变换,[N,Wc]=buttord(Wp,Ws,Rp,Rs) [N,Wpo]=cheb1ord(Wp,Ws,Rp,Rs) [b,a]=butter(N,Wc,’ftype’) [b,a]=cheby1(N,Wc，Wpo,’ftype’) [N,Wpo]=ellipord(Wp,Ws,Rp,Rs) [N,Wso]=cheb2ord (Wp,Ws,Rp,Rs) [b,a]=ellip(N,Rp,Rs,Wpo’ftype’) [b,a]=cheby2(N,Wc,,Wso’ftype’) N：滤波器的阶数 Wc：3dB通带截止频率 Wpo：通带截止频率 Wso：阻带边界频率,,,,为什么要量化及原因：,在实际应用中，滤波器的参数是以二进制存储在硬件的存储器内的，因此需要将滤波器系数进行有限位的量化，由于量化字长有限，使得量化后的滤波器系数与设计的系数有误差 带来的影响：有可能使滤波器的零、极点位置发生偏离，影响系统性能，极端情况下，将滤波器的极点偏离到单位圆上或单位圆外，造成系统的不稳定。
实验内容,用MATLAB编程，将给定音乐文件中的数据（采样频率32kHz）读出， 格式为[s1,fs,bits]=audioread(filename),其中filename是以wav为后缀的文件s1 是读出的数据，fs为音乐文件的采样频率，bits是位数 1、画出数据1（后缀为-1）的语图，以指标：fp=900Hz、fs=1500Hz、Rp=0.1dB、Rs=60dB设计低通滤波器（原型低通分别选巴特沃斯型，切比雪夫Ⅰ、Ⅱ型和椭圆滤波器），用直接型和级联型网络结构，将滤波器系数进行16位量化（注意观察量化效应，量化程序见附录），选择适当的网络结构对数据文件中的信号进行滤波，通过wav播放出来 2、画出数据2（后缀为-2）的语图，找出音乐中干扰的位置，设计适当的低通滤波器（用巴特沃斯型，切比雪夫Ⅰ、Ⅱ型和椭圆滤波器各设计一个），用直接型网络结构，对数据文件中的信号进行滤波，通过wav播放出来 3、画出数据2（后缀为-2）的语图，找出音乐中干扰的位置，设计适当的低通滤波器（用巴特沃斯型，切比雪夫Ⅰ、Ⅱ型和椭圆滤波器各设计一个），用级联型网络结构，对数据文件中的信号进行滤波，通过wav播放出来。
实验1：,画出数据1（后缀为-1）的语图，以指标：fp=900Hz、fs=1500Hz、Rp=0.1dB、Rs=60dB设计低通滤波器（原型低通分别选巴特沃斯型，切比雪夫Ⅰ、Ⅱ型和椭圆滤波器），用直接型和级联型网络结构，将滤波器系数进行16位量化（注意观察量化效应，量化程序见附录），选择适当的网络结构对数据文件中的信号进行滤波，通过wav播放出来实验1：,功率谱：,语谱图：,滤波后的功率谱：,直接型巴特沃斯滤波器16位量化前后的零极点图,巴特沃斯级联量化型低通各子系统的零极点图,级数=7,直接型切比雪夫Ⅰ滤波器16位量化前后的零极点图,切比雪夫Ⅰ级联量化型低通各子系统的零极点图,级数=5,直接型切比雪夫Ⅱ滤波器16位量化前后的零极点图,切比雪夫Ⅱ级联量化型低通各子系统的零极点图,级数=5,直接型椭圆滤波器16位量化前后的零极点图,椭圆级联量化型低通各子系统的零极点图,级数=3,实验2,画出数据2（后缀为-2）的语图，找出音乐中干扰的位置，设计适当的低通滤波器（用巴特沃斯型，切比雪夫Ⅰ、Ⅱ型和椭圆滤波器各设计一个），用直接型网络结构，对数据文件中的信号进行滤波，通过wav播放出来Music2的频谱与功率谱,有功率谱和语谱可知干扰位置在f=9000Hz处,各种滤波器滤波效果比较： Rp=0.1dB,Rs=60dBfp=5000Hz,fs=7500Hz,N=6,N=9,N=9,N=17,实验三,画出数据2（后缀为-2）的语图，找出音乐中干扰的位置，设计适当的低通滤波器（用巴特沃斯型，切比雪夫Ⅰ、Ⅱ型和椭圆滤波器各设计一个），用级联型网络结构，对数据文件中的信号进行滤波，通过wav播放出来。
Music3的功率谱和语谱图,,N=12,N=12,N=29,N=7,,感谢您的关注,,,,,。