《无限脉冲响应IIR滤波器的设计与仿真实现》由会员分享，可在线阅读，更多相关《无限脉冲响应IIR滤波器的设计与仿真实现（31页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、无限脉冲响应IIR滤波器的设计与仿真实现摘要1ABSTRACT2弓丨言3正文41实验平台概述41.1 MAtlab的 概述 41.2数字滤波器简介 41.3数字滤波器的分类 51.4数字滤波器的设计要求 72实验设计92.1IIR 滤波器的设计原理 92.2模拟滤波器的设计方法 102.2.1巴特沃斯的设计方法 102.2.2模拟高通的设计方法 112.2.3 模拟带通的设计方法 112.2.4模拟带阻的设计方法 122.2.5 Chbyshevl的设计方法 .122.3用脉冲法进行设计 .132.4用双线性法进行设计 143 IIR 滤波器的MATLA实现163.1用MATLA设计一个低通滤
2、波器 173.2用MATLA设计一个高通滤波器19结论22参考文献23综述25致谢27摘要目的：随着计算机和微电子技术的广泛应用和大规模集成电路的使用， 数字信号处理技 术占据了现代信息科学的主要技术领域。 数字信号处理技术的使用大大提高了信息加 工处理的能力。在这些信号的收集输送过程中经常混杂一些并不属于这些信号的杂质 噪声，为了得到真实干净的信号以便于进行真正准确的检测与控制， 需要借助滤波器 来实现。方法:本篇首先运用 IIR 数字滤波器的直接法和间接法两种设计方法来对信号进行滤 波作用，然后通过 Matlab 软件进行高级的信号处理加工，得到真实的信号波形，实 现滤波器的仿真实现。结果
3、：经过无限脉冲响应 IIR 滤波器的设计与应用， 对不同频点的信号进行滤除， 得到 了原本真实的信号。结论：本篇通过经过改进的设计方法利用模拟滤波器对采集的信号进行数学加工， 得到 数字滤波器对应的函数。通过 Matlab 软件的仿真与实现，更直观的展现出了真实的 信号波形。关键词： 模拟滤波器； IIR 数字滤波器； FIR 数字滤波器； Matlab 仿真#AbstractKey words: ObjectiveWith the wide application of computer and micro-electronics technology and the use of larg
4、e scale integrated circuit, digital signal processing technology to occupy the main technology of modern information science. The use of digital signal processing technology greatly improves the ability of information processing . During the collection of these signals, there is often a mixture of i
5、mpurity noise that does not belong to these signals, In order to get a real clean signal so that we can actually detect and control, We need a filter to do that.MethodsThis paper first USES the method of direct and indirect method of IIR digital filter to filter the signal, Then the advanced signal
6、processing is processed by Matlab software, and the actual signal waveform is obtained, and the realization of the filter is realized. ResultsThrough the design and application of an infinite impulse response IIR filter, the signal of different frequency points is filtered out, and the original real
7、 signal is obtained. ConclusionThis paper, through improved design method, USES analog filters to perform mathematical processing of the collected signals, and the corresponding function of digital filter is obtained. The simulation and implementation of Matlab software are presented to show the rea
8、l signal waveform.Key words: Analog filter; IIR digital filter; FIR digital filter; Matlab simulation#引言当今世界， 飞速发展的滤波器技术在信号处理领域中占据了主要地位， 并且广泛 的存在于科学技术的各个领域。从 1942 年美国诞生的第一台巨型电子计算机开始， 人们就对集成电路进行了不断地实践与探索， 希望寻求一种方法将多个元器件结合在 同一块芯片来构造一个轻巧稳定的电路 1。20世纪 60年代作为一个特殊的信息爆炸 的年代，使各种信息技术进行了突破性的改革，其中就包括集成电路的问世。 19
9、59 年美国科学家罗伯特应用硅设计出了第一块硅集成电路， 得益于硅的体积小、 稳定性 高等长处， 集成电路开始广泛的应用于电路事业中， 用硅做原料设计的电子器件和电 路板使原来的整体电路体积明显缩小。从 1917 年无源滤波器的问世，虽然具有很好 的滤波能力，但是结构简单，体积大而笨重，对波形的处理达不到较高的期望，集成 电路的出现很好的解决了这些问题。 改革后的有源滤波器将传统的电感 L 替换成了集 成电路，比起有源滤波器，不仅体积减小、重量变轻，而且在运算速度和过滤谐波的 能力上有了显著提高。 有源；滤波器的出现虽然取得了历史性的成果， 但这并不妨碍 人们向更高的技术领域发起挑战。 经过科
10、学家的改进和科技的进步后， 在原来滤波器 的基础上结合了先进的 IT 技术，从而出现了一门新的技术学科数字滤波 2 。不同于电容、电感构造的精密软件和数字芯片的组合使数字滤波器具有更好的精 密性和稳定性，CPI处理数据的能力更加快捷方便。通常在波形处理过程中本论文将 会将模拟滤波器的稳定性与数字滤波器的精密性、 灵活性相结合， 一起来对波形进行 处理。与 FIR 滤波器进行比较， IIR 滤波器在处理相同阶数时能取得更好的滤波效果， 且效率更快，性价比高，因此更符合对于工作的需求。下面将介绍本篇论文的主要设计方法：先收集一段信号波形来准备接下来的研 究，将采集到的信号通过模拟滤波器进行特殊形式
11、的系统函数的转换， 利用理论中已 经证实过的求解式子对这个进行传输的函数进行转换， 通过经常应用的几种方法经过 处理得出DSP的系统函数。对本篇运算过程中的主要因素进行一段利用二进制的C语言程序编辑方法，而后经过 Matlab 计算机软件进行汇编言语进行解决，对本篇得 到的数据进行验证，通过计算机软件上的仿真信号波验证我们的实现过程是否正确。正 文1实验平台概述1.1 Matlab的概述美国著名的一家软件公司发明了 Matlab软件，在滤波器的波形实现的过程中具 有很好的模拟波形的效果。Matlab矩阵实验室建立在二进制基础上，通过C+g序对数据进行编程，利用高级数学语言及计算机程序的高速运行
12、能力对图像进行加工处 理，输出最后需要的信号波形o Matlab完美的解决了学术研究中在数值运算过程中 效率低可靠性差的问题，已经建立好的软件操作起来简单方便，多元化的功能在对于具有着不同的目的要求的运算进行整理的过程提供了更多的便利，是一种在应用时非常好用的图像处理软件。Matlab作为一类集认识、运算、输出图像于一体的处理用 具，它把处理程序的能力和图像处理结合起来，利用自身强大的内部运行处理能力， 能够将输入的程序处理整合为更加详细和具体化的输出。由于DSP技术发展迅速，Matlab在最近几年的开发研究中主要讨论了辅助DSP的程序设计问题。本论文在对于波形的处理过程中将会采用把模拟滤波器
13、的稳定性和数字滤波器的精密性、灵活性相结合的这种方法，一起来对进入的波形进行处理。Matlab矩阵实验室建立在二进制基础上，通过C+程序对数据进行编程，利用高级数学语言及计算机程序的高速运 行能力对图像进行加工处理，输出本篇需要的信号波形o1.2数字滤波器简介对于通信技术中经常应用的数字滤波技术本篇首先对其进行简单的概述。滤波器是对一组混杂着不同波长频率的信号进行选择性提取或剔除，从而得到纯净信号波的一种元器件。现在在数字技术处理过程中应用到的对于波形进行处理的滤波器技术是 经过几代学者共同努力不断地进行着改良和研究的成果。在应用过程中滤波器的种类 分为几大类，根据电路结构和元器件的不同，它们
14、的原理与功能的每一部分也各司其 职。经常地在研究过程里对采集的信号进行处理的过程中，根据不同的滤波仪器具有的对于不同波长的信号的特殊处理性质，将这些仪器分为AF、DF两大种类。模拟滤波器(Analog filter)这一类型的仪器处理设备是对采集的信号进行输入时为连续不断的信号进行处理的波形过滤仪器，不管对于输入它的和它输出的信号都应该是连 续不间断的5 o AF在器件组成上虽然在各部分组成器件的组成上存在相互独立，相互之间存在差别等性质，但是在功能上却是具有相互依赖的特性。虽然模拟滤波器在对 信号进行处理的过程中具有一定的稳定性和可靠性，但由于操作不简便，电路结构复杂等缺点在应用上并不方便。
15、数字类型滤波仪器在精密度和运算速度上经过了调整和 改良后有了很大的进步。通常在对于波形处理过程中本论文会采用将模拟滤波器的稳 定性与数字滤波器的精密性、灵活性相结合的方法，利用这些明显表现出来的好处一 起来对波形进行处理。数字滤波器(Digital filter) 这类元器件在对信号进行运行的 过程中常常是通过结合已有的函数式子对已经知道的离散类型的信号参量进行运算， 最后得出经过运算的一组分散类型的点状信号，它也可以将连续不间断的一组信号通过D/A转换器转变成一组间隔相同的分散开的时间信号来进行运算。这类仪器与模拟滤波器的基础电子元器件组成大不相同，它运用精密的计算机软件和数字芯片相结 合，除了有无法比拟的精确度以外，还具有巧灵活、无噪声等优点。1.3数字滤波器的分类在实际应用中经常需要通过接触各种各样类型的滤波器来了解不同种类的滤波 器之间的各种参数的类型和不同。 按照这些参量的不同，可以对不同的仪器来进行不 同的分类，经典或者现代都是经常应用到的分类方法。 在进行研究的过程中经过对存 在差异的信号的频点进行解决，从一组信号中挑选出符合要求的信号或者剔除干扰信 号的方法是经常用到的，这是经典滤波法 。在研究过程中要是遇到更复杂的信号， 单纯地使用经典法就不能有效的将混合频谱的信号提取出来，这种情
