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1、湖 北 省 高 等 教 育 自 学 考 试 本 科 毕 业 生 论 文评 审 意 见 表论文题目：基于MATLAB的IIR滤波器的设计与仿真 姓 名： 专 业： 电子信息工程 准考证号： 工作单位： 武汉纺织大学成教学院 填表日期：2011 年 2 月 15 日湖北省高等教育自学考试委员会办公室制指导老师单位职称指导教师评语： 指导老师： 年 月 日答辩小组评语： 组长签名： 年 月 日答辩委员会意见： 负责人签名： （签章） 年 月 日论文原创性声明我以诚信声明： 本人所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其
2、他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得武汉纺织大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。作者（签字）： 签字日期：201年 2 月15 日版权使用授权书武汉纺织大学有权保存学位论文的电子和纸质文档，可以借阅或上网公开本学位论文的全部或部分内容，允许论文被查阅，可以向有关部门或机构送交并授权其保存、借阅或上网公布本学位论文的全部或部分内容。对于保密论文，按保密的有关规定进行法律处理。作者（签字）： 签字日期： 2011 年2 月15 日 指导老师（签字）： 签字日期： 年 月 日 摘 要在现代通信系统中，
3、由于信号中经常混有各种复杂成分，所以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，具有处理精度高，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波功能。数字滤波器根据其冲激响应函数的时域特性，可分为两种，即无限长冲激响应（IIR）数字滤波器和有限长冲激响应（FIR）数字滤波器。实现IIR数字滤波器的阶次较低，所用的储存单元较少，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。Matlab软件以矩阵运算为基础，把计算，可视化及程序设计有机融合到交互式工作环境中，并且为数字滤波器的研究和应用提供了一个直观，高效，便捷的利器。尤其是M
4、atlab中的信号处理工具箱使各个领域的研究人员可以直观方便的进行科学研究和工程应用。本文首先介绍了数字滤波器的概念，分类以及设计要求。接着利用Matlab函数语言编程，用信号处理图形界面FDATool来设计滤波器以及Sptool界面的设计方法，并用FDATool模拟IIR数字滤波器处理信号。重点设计Chebyshev I型和Chebyshev II型数字低通滤波器，并介绍最优化设计。关键词：IIR；滤波器；FDATool；Sptool；Simulink AbstractIn modern communication systems, Because often mixed with vari
5、ous signal complex components, So many signal analysis is based on filters, and the digital filter is realized through numerical computation, digital filter with high precision, stability and flexibility, dont exist, can realize the impedance matching simulating the special filter cannot achieve fil
6、ter function. Digital filter according to its impulse response function and characteristics of the time can be divided into two kinds, namely the infinite impulse response (IIR) digital filter and finite impulse response (FIR digital filters). The order of realizing IIR filter is used, low and high
7、efficiency less storage unit, high precision, and can keep some simulation characteristics of filter, so it is widely used. Matlab software based on matrix computation, the calculation, visualization and program design of integration to intuitive, efficient and convenient tool. Especially in the Mat
8、lab signal processing to all areas of research toolbox personnel can easily for scientific and engineering application. This paper introduces the concept of digital filter, classification and design requirements. Then using MATLAB language programming, whit functions of signal processing FDATool gra
9、phical interface design of interface design and Sptool filter, and FDATool analog signal processing IIR digital filter. Key design Chebyshev type I and II digital chebyshev lowpass filter, and introduces optimization design. Key words: IIR; Filter; FDATool; Sptool; Simulink 目 录摘 要.II前 言1第一章 数字滤波器21.
10、1 数字滤波器的概念21.2 数字滤波器的作用31.3 数字滤波器的分类31.4 数字滤波器的设计要求51.4.1数字滤波器的设计过程51.4.2数字滤波器的技术要求5第二章 IIR数字滤波器的设计方法62.1 IIR数字滤波器的特点62.2 IIR数字滤波器的设计步骤72.3 用脉冲相应不变法设计IIR数字滤波器82.3.1设计原理82.3.2脉冲相应不变法优缺点122.3.3应用实例122.4 双线性变换法设计IIR数字滤波器152.4.1设计原理152.4.2双线性变换法优缺点172.4.3应用实例18第三章 IIR滤波器的MATLAB设计193.1 MATLAB简介193.2 IIR数
11、字滤波器的典型设计法203.2.1 IIR数字滤波器的典型设计法的一般步骤203.2.2举例说明213.3 IIR数字滤波器的直接设计法233.3.1 IIR数字滤波器的直接设计法的特点233.3.2举例说明243.4 FDATOOL介绍和界面设计263.5 FDATOOL设计IIR数字滤波器27第四章 SIMULINK仿真IIR滤波器284.1 SIMULINK仿真284.1.1 SIMULINK仿真的功能284.1.2 SIMULINK仿真的特点284.2 SIMULINK仿真实例29第五章 设计总结31结语32参考文献33致 谢34前 言随着信息时代和数字时代的到来，数字信号处理已成为当
12、今一门极其重要的学科和技术领域。目前数字信号处理在通信，语音，图像，自动控制，雷达，军事，航天，医疗和家用电器等众多领域得到了广泛的应用。在数字信号处理中起着重要作用并已获得广泛应用的是数字滤波器（DF, Digital Filter）, 根据其单位冲激响应函数的时域特性可分为两类：无限冲激响应IIR (Infinite Impulse Response) 滤波器和有限冲激响应FIR （Finite Impulse Response） 滤波器。与FIR滤波器相比，IIR的实现采用的是递归结构，极点须在单位圆内，在相同设计指标下，实现滤波器的阶次较低，即所用的储存单元少，从而经济效率高。MATL
13、AB是英文MATrix LABoratory(矩阵实验室)的缩写。它是美国的MathWorks公司推出的一套用于科学计算和图像处理可视化，高性能语言与软件环境。MATLAB的信号处理工具箱是专门应用于信号处理领域的专用工具箱，它的两个基本组成就是滤波器的设计与实现部分以及谱分析部分。工具箱提供了丰富而简便的设计，使原来繁琐的程序设计简化成函数的调用。只要以正确的指标参数调用相应的滤波器设计程序或工具箱函数，便可以得到正确的设计结果，使用非常方便。 第一章 数字滤波器1.1 数字滤波器的概念凡是可以使信号中特定的频率成分通过，而极大地衰减或抑制其他频率成分的装置或系统都称之为滤波器，相当于频率“筛子”。滤波器是指用来对输入信号进行滤波的硬件和软件。数字滤波器指输入输出均为数字信号，经过一定运算关系改变输入信号所含频率成分的相对比例或者滤除某些频率成分的器件。数字滤波器是一个离散时间系统（按预定的算法，将输入离散时间信号转换为所要求的输出离散时间信号的特定功能装置）。应用数字滤波器处理模拟信号时，首先须对输入模拟信号进行限带、抽样和模数转换。数字滤波器输入信号的抽样率应大于被处理信号带宽的两倍，其频率响应具有以抽样频率为间隔的周期重复特性，且以折叠频率即12抽样频率点呈镜像对称。为得到模拟信号，数字滤波器处理的
